ADGM1004带集成驱动器的0 Hz至13 GHz、2.5kV HBM ESD SP4T MEMS开关技术手册

概述
ADGM1004是一款宽带、单刀四掷(SP4T)开关，采用ADI公司的微型机电系统(MEMS)开关技术制造而成。利用该技术可实现小型、宽RF带宽、高线性、低插入损耗开关，其工作频率范围为0 Hz/dc至13 GHz，是满足各种RF和精密设备开关需求的理想解决方案。

集成驱动器芯片产生高压，通过静电驱动可由并行接口和串行外设接口(SPI)控制的开关。所有四个开关都可单独进行控制。

该器件采用24引脚、5 mm × 4 mm × 1.45 mm、引脚架构芯片级封装(LFCSP)。

为确保ADGM1004的更佳运行，请完全遵循“关键运行要求”部分。

ADGM1004的导通电阻(RON)性能受到器件间差异、通道间差异、周期驱动、建立时间后开启、偏置电压和温度变化的影响。

请注意，在整篇数据手册中，多功能引脚（如IN1/SDI）由整个引脚名称或引脚的单个功能表示，例如SDI即表示仅与此功能相关。
数据表：*附件：ADGM1004带集成驱动器的0 Hz至13 GHz、2.5kV HBM ESD SP4T MEMS开关技术手册.pdf

应用

• 继电器替代方案
• 自动测试设备(ATE)：RF、数字和混合信号
• 负载和探针板：RF、数字和混合信号
• RF测试仪表
• 可重复配置型滤波器和衰减器
• 高性能RF开关

特性

• 完全工作频率低至0 Hz/dc
  • 导通电阻：2.9 Ω（最大值）
  • 关断泄漏：0.5 nA（最大值）
• −3 dB带宽
  • RF1、RF4为10.8 GHz（典型值）
  • RF2、RF3为13 GHz（典型值）
• RF性能特性
  • 插入损耗：0.45 dB（典型值，2.5 GHz）
  • 隔离：24 dB（典型值，2.5 GHz）
  • IP3：67 dBm（典型值）
  • RF输入功率：32 dBm（最大值）
• 驱动寿命：10亿周期（最小值）
  • 密封开关触点
  • 开关导通时间：75 µs（最大值）
• ESD HBM额定值
  • 5 kV（对于RF1至RF4和RFC引脚）
  • 2.5 kV（对于所有其他引脚）
• 集成驱动器，无需外部驱动器
  • 电源电压：3.0 V至3.6 V
  • CMOS/LVTTL兼容
  • 并行和SPI接口
  • 独立控制开关
• 没有电源时，开关处于开路状态
• 有关避免所有RFx引脚上出现浮空节点的要求
• 5 mm × 4 mm × 1.45 mm、24引脚LFCSP
• 工作温度范围：0°C至85°C

框图

时序图

引脚配置描述

典型性能特征

测试电路

图31至图42所示的测试电路适用于所有通道。为清晰起见，省略了其他引脚，(V_S) 为电源电压。

工作原理

ADGM1004是一款宽带单刀四掷（SP4T）开关，采用亚德诺半导体（Analog Devices）的微机电系统（MEMS）开关技术制造。该技术能够实现高功率、低损耗、低失真的GHz级开关，适用于严苛的射频（RF）应用。

MEMS开关将高频射频性能与0Hz直流精度完美结合。这种特性，加上卓越的可靠性和极小的表面贴装封装尺寸，使MEMS开关成为所有射频及精密信号仪器应用的理想开关解决方案。

图43展示了开关的横截面及尺寸。

该开关是一个静电驱动的悬臂梁，以三端配置连接。从功能上讲，该开关类似于场效应晶体管（FET）。这些端子可用作源极、栅极或漏极。

（此处因无法准确还原图片内容，文字描述：图中展示了MEMS开关设计的横截面，包含硅帽、源极、悬臂梁、漏极、接触间隙、栅极等部分。 ）

当在栅极和源极之间施加直流驱动电压时，会产生静电引力，使悬臂梁向基板移动。板载驱动器IC产生80V的偏置电压。

当栅极和源极之间的偏置电压超过开关阈值电压（(V_{TH})）时，悬臂梁上的触点与源极和漏极之间的触点闭合，从而使开关导通。当去除偏置电压，即栅极电压为0V时，梁上的弹簧产生足够的恢复力，断开源极和漏极之间的连接，从而断开电路并使开关关闭。

图43中所示的硅帽可提高开关的可靠性。该电容密封开关，防止开关寿命因干切换或低功率切换事件而退化。

并行数字接口

ADGM1004通过并行数字接口进行控制。通过该接口施加的标准互补金属氧化物半导体（CMOS）/低压晶体管 - 晶体管逻辑（LVTTL）信号，可控制ADGM1004所有开关通道的开启或关闭。施加的栅极信号会被增强，以提供驱动MEMS开关所需的电压。

将引脚4（PIN/SPI）置低可启用并行数字接口，进入四线SP4T模式。在并行模式下，引脚1至引脚4（IN1至IN4）控制ADGM1004的开关功能。当向这些引脚中的一个施加逻辑1时，相应的开关导通。反之，当向这些引脚中的一个施加逻辑0时，开关关闭。需要注意的是，一次可以将多个RFx输入连接到RFC。ADGM1004的真值表见表6。