固态模拟开关和多路复用器已成为电子系统设计中的重要组件,这些系统需要能够控制和选择模拟信号的指定传输路径。这些设备用于各种应用,包括多通道数据采集系统、过程控制、仪器仪表、视频系统等。
1960年代后期的开关和多路复用器采用分立MOSFET器件设计,并采用小型PC板或模块制造。随着CMOS工艺的发展(在同一衬底上产生良好的PMOS和NMOS晶体管),开关和多路复用器在1970年代中期迅速转向集成电路形式,推出了AnalogDevices广受欢迎的AD7500系列(1973年推出)等产品。1976年推出的这些器件的介电隔离系列允许±25V的输入过压(超出电源轨),并且对闩锁不敏感。
这些早期的CMOS开关和多路复用器通常设计为在±15V电源下工作时处理高达±10V的信号电平。1979年,AnalogDevices推出了广受欢迎的ADG200系列开关和多路复用器,1988年又推出了ADG201系列,该系列采用专有的线性兼容CMOS工艺(LC2MOS)制造。当采用±15V电源供电时,这些器件允许输入信号达到±15V。
1980年代和1990年代推出了大量开关和多路复用器,其趋势是降低导通电阻、加快开关速度、降低电源电压、降低成本、降低功率和更小的表面贴装封装。
如今,模拟开关和多路复用器具有多种配置、选项等,几乎适合所有应用。现代CMOS技术现在可以实现小于0.5Ω的导通电阻、皮安级漏电流、大于1GHz的信号带宽以及1.8V单电源操作。此外,还提供采用AnalogDevicesiCMOS®(工业CMOS)工艺的±15V电源供电的工业产品。
尽管CMOS是当今最流行的开关和多路复用器的IC工艺,但双极工艺(使用JFET)和互补双极工艺(也具有JFET功能)通常用于视频开关和多路复用等特殊应用,在这些应用中,CMOS无法实现所需的高性能特性。传统的CMOS开关和多路复用器在视频频率下存在几个缺点。它们的开关时间通常不够快,并且需要外部缓冲来驱动典型的视频负载。此外,CMOS开关导通电阻随信号电平(RON调制)的微小变化可能会在差分增益和相位中引入不必要的失真。基于互补双极技术的多路复用器在视频频率下提供了更好的解决方案,与CMOS器件相比,功耗和成本明显增加。