在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，高壓信號切換是一個常見且復雜的問題。傳統(tǒng)方法往往需要多個電源軌和多個開關(guān)/復用器來處理不同電壓范圍的信號，這不僅增加了系統(tǒng)的復雜性和成本，還降低了設計的靈活性和可靠性。然而，隨著超擺幅技術(shù)的出現(xiàn)，這些問題得到了顯著改善。本文將詳細介紹超擺幅復用器和開關(guān)如何有效簡化高壓信號切換應用的供電，并探討其在實際應用中的優(yōu)勢。

一、超擺幅技術(shù)的概述

超擺幅技術(shù)是一種允許在較低電源電壓下處理較高電壓信號的創(chuàng)新技術(shù)。這種技術(shù)通過特殊設計的電路結(jié)構(gòu)，使得復用器和開關(guān)能夠在遠低于信號電壓的電源電壓下正常工作，從而大大簡化了電源設計，降低了系統(tǒng)成本。Maxim Integrated Products(NASDAQ:MXIM)等公司推出的超擺幅模擬復用器(如MAX14778)和模擬開關(guān)(如MAX14759至MAX14764系列)就是這一技術(shù)的典型代表。

二、超擺幅復用器和開關(guān)的工作原理

1. MAX14778超擺幅模擬復用器

MAX14778是一款雙通道±擺幅以上和擺幅以下25:4模擬多路復用器，能夠在3V至5.5V的電源供電條件下切換/復用高達±25V的信號。這款復用器特別適用于需要處理多種不同電壓范圍信號的場合，如RS-232、RS-485、CAN和USB等接口信號的復用。

MAX14778的每個多路復用器都有單獨的控制輸入，允許獨立切換不同的信號通道。其低導通電阻(RON)和高帶寬特性確保了信號在切換過程中的完整性和高速性。此外，該器件還提供了±25kV(人體模型)的擴展靜電放電(ESD)保護，可直接連接到電纜和連接器，增強了系統(tǒng)的可靠性和耐用性。

2. MAX14759至MAX14764系列超擺幅模擬開關(guān)

這一系列模擬開關(guān)同樣支持3V至5.5V的單電源供電，并能在-25V至+25V的寬電壓范圍內(nèi)工作。這些開關(guān)包括單刀單擲(SPST)、單刀雙擲(SPDT)和雙通道SPST等多種類型，適用于不同的應用場景。例如，MAX14759是單刀單擲模擬開關(guān)，具有極低的導通電阻(1Ω最大值)，適用于需要低功耗和高信號完整性的場合。

這些開關(guān)的低漏電流和高帶寬特性，使得它們非常適合于音頻信號路由、可編程邏輯控制器(PLC)、儀器儀表系統(tǒng)、醫(yī)療設備和工業(yè)測量系統(tǒng)等應用。通過整合這些開關(guān)，工程師可以靈活地在不同信號之間切換，而無需擔心電源軌的限制。

三、超擺幅技術(shù)的優(yōu)勢

1. 簡化電源設計

傳統(tǒng)的高壓信號切換方案往往需要多個電源軌來支持不同電壓范圍的信號。這不僅增加了電源設計的復雜性，還可能導致電源之間的干擾和不穩(wěn)定。而超擺幅技術(shù)允許在較低的電源電壓下處理較高的信號電壓，從而大大簡化了電源設計，降低了系統(tǒng)成本。

2. 提高系統(tǒng)靈活性

超擺幅復用器和開關(guān)的靈活性在于它們能夠處理多種不同電壓范圍的信號。這意味著工程師可以在一個系統(tǒng)中使用較少的組件來實現(xiàn)更多的功能，從而提高了系統(tǒng)的整體靈活性和可擴展性。

3. 增強信號完整性

超擺幅技術(shù)的低導通電阻和高帶寬特性確保了信號在切換過程中的完整性和高速性。這對于需要高速數(shù)據(jù)傳輸和高精度測量的應用尤為重要。此外，擴展的ESD保護也增強了系統(tǒng)的可靠性和耐用性。

4. 降低系統(tǒng)成本

通過減少所需的電源軌和開關(guān)/復用器數(shù)量，超擺幅技術(shù)顯著降低了系統(tǒng)的整體成本。這不僅包括硬件成本，還包括設計、生產(chǎn)和維護等各個環(huán)節(jié)的成本。

四、實際應用案例

1. 物流優(yōu)化設備

在物流優(yōu)化設備中，超擺幅復用器和開關(guān)被廣泛應用于收集庫存水平、燃料供應、運輸過程中經(jīng)歷的振動和調(diào)度指令等實時數(shù)據(jù)。這些設備通過整合多種接口和信號，實現(xiàn)了供應鏈網(wǎng)絡的優(yōu)化。超擺幅技術(shù)使得這些設備能夠在較低的電源電壓下正常工作，從而降低了能源消耗和成本。

2. 汽車診斷設備

汽車診斷設備需要接收和傳輸多種接口和信號，如CAN、RS-485和USB等。傳統(tǒng)方法需要多個開關(guān)/復用器來處理這些信號，而超擺幅復用器和開關(guān)則可以在一個共享連接器上實現(xiàn)這些功能。這不僅簡化了設計，還降低了成本。

3. 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)

在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應用中，超擺幅復用器和開關(guān)也發(fā)揮著重要作用。它們能夠支持多種傳感器和設備的信號切換，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集和傳輸。