最大限度地减少音频系统中模拟开关的总谐波失真

模拟开关通常用于音频系统中，以切换低电平输入或调整音频滤波器特性。选择合适的模拟开关有助于在设计人员的成本预算范围内优化系统的总谐波失真（THD）。

THD规格在确定通过音频系统或由音频系统生成的音频信号的质量或保真度方面起着至关重要的作用。因此，在设计音频系统时，必须重视选择合适的元件和电路板布局，以最大限度地降低THD。

当信号通过开关时，开关不得降低信号完整性或在所需的输出信号上引入任何新信息。波形的任何变化都被认为是失真，显然是不希望的，也是无法避免的，因此必须最小化。

THD 定义为所有次次、三次和更高谐波的平方和与基波谐波幅度之比的平方根。

选择具有最小THD的模拟开关需要具有低导通电阻（RON），因此导通电阻平坦度低（RFLAT(ON)).一些模拟开关数据手册忽略了平坦度的规定，但可以假设它大约是导通电阻的10%。平坦度定义为在指定模拟信号范围内测量的导通电阻最大值和最小值之间的差值。

图2.R平坦（开）.

导通电阻曲线由长度L、宽度W、电子和空穴迁移率（μn和μp），氧化物电容C牛、阈值电压 VT和信号电压 V一般事务人员（五在）的两个MOSFET。

如上图所示，PMOS和NMOS的导通电阻是平行的，导致电阻R，这是一个非线性函数。失真源来自并联PMOS和NMOS与恒定负载串联，导致通过开关的信号非线性衰减。使用多个开关时，THD 将相加。以下原理图显示了开关和负载的电阻分压器关系。

图3.

实际上，最大THD由以下公式确定：

如图2所示，并行R上，因此RFLAT(ON)，可能因模拟输入信号而异，最大THD将出现在并联R的最大值和最小值之间的最大差值处上.因此，工作在低于最大值的点左右的模拟输入信号将经历较低的THD。

下面显示了三种不同的开关及其导通电阻和相应的测量THD。使用10 kohms的标准测试载荷来获得该地块。

图4.THD 与频率的关系。

在音频系统中，会遇到 1200、600、36、32、16、8、4 和 3 kohm 的阻抗负载，尤其是在阻抗非常低的情况下，导通电阻平坦度 （RFLAT(ON)），以尽量减少 THD。如果THD是最高优先级，则公式4将为选择模拟开关提供一个起点。

审核编辑：郭婷