成本優化型信號處理應用中的多路復用器

為了使傳感器數據處理具有成本效益，系統設計人員通常將雙向模擬多路復用器與運算放大器結合使用以創建輸入接口。這種組合允許一個多路復用器連接到多個下游信號路徑，每個路徑都具有不同的運算放大器增益配置。這種組合提高了單個傳感器的數據傳輸效率并增強了功能。

當運算放大器（如 TLV9004）的輸入電阻明顯大于多路復用器的關斷電阻時，可能會出現問題。如果在系統設計過程中不考慮這些兼容性問題，則多路復用器的未選擇信號路徑上可能會出現電壓誤差。這會導致將錯誤的電壓讀數傳輸到下游的各種數據處理器件，從而導致應用中出現測量誤差。

如何防止未選擇信號路徑上的電壓誤差

要防止該應用中未選擇的信號路徑上可能出現電壓誤差，設計人員可以采用泄放開關，結合使用與運算放大器并聯放置的下拉電阻器。這種方法非常有效，因為當泄放開關閉合時，下拉電阻器會與運算放大器的輸入電阻并聯。這種布置會改變多路復用器的關斷電阻與運算放大器負載電阻之間的電阻比。因此，關斷電阻大于負載電阻，從而使多路復用器上的電壓降更大。這樣可降低運算放大器輸入端的電壓，從而有效地對運算放大器輸入端的懸空節點或高阻抗節點放電。最終，如果使用了強下拉電阻器，則在未選擇的信號路徑上的運算放大器輸入端觀察到的電壓可能約為 0V。

要實現該解決方案，必須在未選擇信號路徑時連接泄放開關，在選擇了信號路徑時斷開泄放開關。這樣，系統就能通過所選的多路復用器信號路徑將正確的電壓讀數從傳感器傳輸到運算放大器。圖 2 和圖 3 展示了泄放開關解決方案的實現，而圖 4 展示了該解決方案的系統實現。此外，系統設計人員也可以在其應用中使用泄放多路復用器來連接下拉電阻器。圖 5 說明了如何使用多路復用器來連接和斷開多個下拉電阻器。

為幫助設計人員了解多路復用器關斷電阻和運算放大器輸入電阻之間的關系，并估算其應用所需的泄放電阻，在未選擇多路復用器信號路徑時，他們應首先確定運算放大器輸入端的可接受電壓電平。

確定該電壓電平后，他們就可以使用多路復用器的最大關斷漏電流以及未選擇信號路徑的可接受電壓電平來估算所需的泄放電阻。

例如，如果未選擇的信號路徑上可接受的電壓為 0.2V，而多路復用器的最大關斷漏電流為 1000nA，那么通過重新排列歐姆定律 (V/I = R)，可以發現泄放電阻需要小于 200 千歐姆。