[FAQ] [参考译文] [常见问题解答] TI 开关和多路复用器使用的架构类型是什么、我如何知道我的器件在内部具有哪种架构？

https://e2e.ti.com/support/switches-multiplexers-group/switches-multiplexers/f/switches-multiplexers-forum/1108439/faq-what-are-the-types-of-architectures-ti-switches-and-multiplexers-use-and-how-do-i-know-which-one-my-device-has-internally

简介

TI 开关和多路复用器通常使用三种不同的电路架构之一进行设计、这些电路架构可根据所选架构实现不同的特性和功能。 典型架构可分为三类：NFET、传输门和带电荷泵的 NFET。 在本常见问题解答中、我们将探讨每个架构的优点和缺点、以及如何根据常见的数据表参数和图形区分它们。

NFET 拓扑：

下图显示了一个简化的 FET 开关、该开关由 N 沟道晶体管以及栅极偏置和使能电路组成。 此开关是双向的；源极和漏极可互换(运行时、VI/O 最低的一侧为源极)。

为了使 N 沟道 FET 正常运行、栅极的偏置应比要传递的信号幅度更大。 这是因为导通状态电阻 RON (也称为 RDS (ON))会随着 VGS (栅极减去源极电压)的降低而增加。 如果 VI/O 信号接近 VCC 的幅度、则 VGS 减小、RON 增大(请参阅以下器件 VCC 为5V 时的示例)。 能否在 FET 开关中保持低 RON 取决于能否保持 VGS 尽可能大：

N 沟道 FET 可用于实现电平转换器。 此开关可将信号从0V 传递到 VCC–VT、其中 VT 是 NMOS 的阈值电压。 此特性可用于向下转换。 对于电压转换应用、开关需要在宽频率范围内高效转换、并且需要保持适当的信号电平。 例如、当从5V TTL 转换为3.3V LVTTL 信号时、开关需要保持3.3V LVTTL 信号所需的 VOH (输出高电压)和 VOL (输出低电压)。 一个重要的注意事项是、该开关只能用于下行转换、例如从高电平到低电平。 为了实现从低电平到高电平的转换、需要额外的组件(例如、上拉电阻器)。

传输门拓扑：

传输门拓扑是开关的最常见架构、通常包含一个与单个 P 沟道晶体管并联的单个 N 沟道晶体管(请参阅下文)。 这些也称为传输门开关：

与之前一样、当 VI/O 接近 VCC 时、N 沟道电导会降低(RON 增大)、而 P 沟道栅源电压是最大值、其 RON 是最小值。 产生的并联电阻组合比单个通道电阻更平坦(如下所示)。

如果 VI/O 信号必须从轨到轨摆动、平面 RON 尤其重要。 然而、由于额外的 P 沟道晶体管和相关的偏置电路、开关电容增加了。

具有电荷泵拓扑的 NFET：

TI 还提供具有电荷泵使能导通晶体管的 N 沟道信号开关。 此类设计(如下所示)允许栅极电压高于 VCC。

这会将 VGS 增加到高于非电荷泵器件所能达到的值、并允许传递 VCC 或更高的信号。 这种类型的开关的优点是具有较低、相对平坦的 RON (在信号范围内)、无需添加 P 通道、同时保持与纯 N 通道 FET 开关相当的内部电容值。 这种 µA 的代价是增加了 ICC (在某些情况下从几 μ A 增加到几 mA)。 下面是具有带电荷泵架构的 NFET 的器件的典型 RON 曲线示例：