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[FAQ] [参考译文] [常见问题解答]如何估算模拟开关/多路复用器中的传播延迟和通道间偏移?

Guru**** 633105 points
Other Parts Discussed in Thread: TS5A2066
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/switches-multiplexers-group/switches-multiplexers/f/switches-multiplexers-forum/1055554/faq-how-do-i-approximate-propagation-delay-and-channel-to-channel-skew-in-an-analog-switch-multiplexer

主题中讨论的其他器件:TS5A2066

TI 的模拟开关和多路复用器通常只增加很小的传播延迟,而在多通道器件中,这种延迟会扩展到通道间偏差。 在某些情况下、数据表中不存在这些参数、但是、通过根据数据表规格和负载条件进行一些简单的计算、可以很容易地近似计算这些值。

              为了了解该过程、将使用闭合开关的简化无源等效电路。 下图所示的这个模型显示了开关闭合时的多路复用器作为一个简单的 RC 电路。

 

开关只是一个低通滤波器、其中 RON 是开关的导通电阻(见数据表)、而 CON 是导通电容(见数据表)。 TI 将传播延迟定义为从输入为最终值的50%到输出达到最终值的50%之间的时间。

 

 

如果开关没有负载、传播延迟将大约为1个 RC 时间常数、其中 R = RON 且 C = CON。 对于大多数开关而言、这将非常小、这表明开关本身通常不会增加很多延迟。 在大多数应用中、有一个负载、但在许多应用中、这个通用负载可被视为接地 RC 负载。

 

乍一看、无负载开关的简单 RC 计算、RON * CON近似值不再准确。 因此、为了估算传播延迟、电路的排列方式必须再次达到本质上为1个 RC 负载的位置。 为此、首先将电容并联。 现在将新的“负载”定义为仅组合电容器。

馈入此负载的等效电阻是戴维南等效电阻–在本例中就是如此。 这将提供一个新的 RTH *(CL + CON) RC 时间常数、该常数将估算开关/多路复用器输出的传播延迟。 此方法可用于列出了传播延迟的器件、但器件所用系统的负载条件不同。

例如、当 RC 负载 RL = 1MΩ Ω 且 CL = 20pF 时、TS5A2066在3V 电源下的传播延迟近似值。 3V 时、典型导通电阻为12Ω Ω、但最高可达20Ω Ω。 而导通电容为14pF。

 

 

请注意、导通电容不需要加倍–某些数据表中有两个值的原因是电容是从不同端口测量的、但它指定了相同的寄生电容。  现在可以找到上限和典型运行点。 负载电容将为20pF + 14pF、由于 RON << RL、RTH 将为~12欧姆(典型值)| 20欧姆(最大值)。 这给出了约408ps (典型值)和680ps (上限近似值)的传播延迟。

              如果器件具有多个通道、则通道之间会出现一些偏斜–这通常小于传播延迟。 不过、用于估算传播延迟的相同步骤也可用于计算偏斜。 偏斜是通道间传播延迟变化的结果。 要计算偏斜、首先按上述方法计算一个通道的传播延迟。 接下来、在数据表中查找通道间的导通电阻不匹配∆Ω RON、从 RON 值中添加/减去不匹配值、并使用该新值重新计算传播延迟。 传播延迟之间的差异将是通道间偏移。  

我们将继续以 TS5A2066为例–其通道不匹配∆Ω RON 通常为0.5Ω Ω、最大值为3.5Ω Ω。 下面是 TS5A2066的数据表摘录、其中显示了通道不匹配。

 

因此、这会将 RTH 更改为12.5Ω Ω(典型值)和16.5Ω Ω(最大值–假设其他通道处于最大导通电阻)。 新的传播延迟为425ps (典型值)和561ps (上限近似值)。 这会导致17ps (典型值)和119ps (上限近似值)的差异。

如果系统不遵循典型的“RC”负载,则使用无源元件模拟负载和信号链的 SPICE 仿真有助于解决更复杂负载条件下的传播延迟问题。