模擬開關(guān)切換音頻信號的設(shè)計方法有哪些

在降噪耳機、音箱、KVM、矩陣、調(diào)音臺等產(chǎn)品上，常常需要對多路的音頻信號進行處理，每一路音頻信號都設(shè)計一組調(diào)理單元成本會非常高昂，電路也會非常龐雜。而用模擬開關(guān)做分時切換復(fù)用，顯然是非常便捷的設(shè)計思路。

音頻信號（包括其他交流信號）用模擬開關(guān)做分時復(fù)用目前主要采用有以下幾種設(shè)計方案：

1）用普通單電源供電的模擬開關(guān)切換

普通模擬開關(guān)能過的信號范圍是-0.3V~VCC，用于切換音頻等交流信號就要疊加直流偏置電壓，也就是信號必須抬升到零伏以上才能可靠通過（參考圖1），每一路都需要增加3顆阻容元件；當(dāng)然如果信號本身就帶有直流偏置電壓的話就可以直接給到模擬開關(guān)了。

2）用雙電源供電的模擬開關(guān)切換

支持雙電源供電的模擬開關(guān)，包括內(nèi)置負(fù)壓電荷泵的模擬開關(guān)，能過的信號動態(tài)范圍就大些，比如74HC4051，支持-VEE~+VCC的信號范圍，但是產(chǎn)生負(fù)電源需要增加一些元件或者芯片，成本會大幅增加。

3）用帶負(fù)擺幅能力的模擬開關(guān)

有一類專門為交流信號設(shè)計的帶負(fù)擺幅的開關(guān)，比如RS2117、RS2118，單電源供電下能過的負(fù)壓信號最大可以達到-2V，用這類開關(guān)切換音頻信號電路就最為簡潔，性價比也更高（參考圖2）。

4）用繼電器

繼電器是性能最佳的選擇，導(dǎo)通阻抗小并且隔離度非常好，但是體積大、成本高昂。

圖1普通開關(guān)RS2105切換音頻信號

圖2 RS2118切換音頻信號

RS2117/RS2118是潤石科技的雙通道單刀雙擲（SPDT）模擬開關(guān)，其主要特點如下：

◆ -3dB帶寬：400MHz/RS2117, 80MHz/RS2118

◆ 低導(dǎo)通阻抗：4.0Ω/RS2117，0.8Ω/RS2118

◆ 工作電壓范圍：2.5V~5.5V；

◆ 最大通過信號范圍：-2V~VCC；

◆ 超低功耗：<=1uA；

◆ 高關(guān)斷隔離度：-70dB@1MHz；

◆ 高通道隔離度：-72dB@1MHz

◆ 提供QFN-1.4x1.8-10L小封裝

注：導(dǎo)通阻抗越小能過的電流越大，RS2118更適合用于帶負(fù)載切換。

圖3 R2117/RS2118引腳圖

設(shè)計上特別需要注意，RS2117/RS2118能通過的負(fù)壓信號范圍是受制于VCC供電電壓的，即能通過的負(fù)壓是VCC-5.5V，最低-2V，比如3.3V供電，能通過的信號范圍就是-2V3.3V，或者說供電電壓在2.5V3.5V范圍才能獲得最大的負(fù)擺幅范圍。