SGM4583X 高压 CMOS 模拟开关：特性、应用与技术解析

引言

在电子工程师的日常设计工作中，模拟开关是一种不可或缺的电子元件。今天，我们就来深入探讨 SGMICRO 公司推出的 SGM4583X 高压 CMOS 模拟开关。这款开关具有诸多出色的特性，适用于多种应用场景，下面我们将详细了解它的各项参数和性能。

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一、产品概述

SGM4583X 是一款 TTL/CMOS 兼容的模拟多路复用器，由三个单刀双掷（SPDT）开关组成。它的供电方式较为灵活，可以采用 +3.6V 至 +11V 的单电源供电，也能使用 ±1.8V 至 ±5.5V 的双电源供电。其显著特点包括高电压、低导通电阻和低失真，这些高性能特性使得它在众多应用中表现出色，例如手机、音频和视频信号路由等领域。

当使用单 +5V 或双 ±5V 电源供电时，由于所有数字输入的逻辑阈值在 0.8V 至 2.4V 之间，因此能够保证 TTL/CMOS 逻辑兼容性。该产品提供了 Green SOIC - 16、SSOP - 16、TSSOP - 16 和 TQFN - 3×3 - 16L 等多种封装形式，并且可以在 -40℃ 至 +125℃ 的环境温度范围内正常工作。

二、产品特性

2.1 电源电压范围

• 单电源：电压范围为 +3.6V 至 +11V，能够满足不同的供电需求。
• 双电源：电压范围为 ±1.8V 至 ±5.5V，为设计提供了更多的灵活性。

2.2 导通电阻

• 在 ±5V 电源供电时，导通电阻最大为 51Ω。
• 单 +5V 电源供电时，导通电阻最大为 84Ω。

2.3 其他特性

• 低导通电阻平坦度：确保信号传输的稳定性。
• 低漏电流：关断漏电流和导通漏电流最大均为 ±1μA，减少了能量损耗。
• 低串扰：在 (R_{L}=50 Omega) 、(f = 1 MHz) 的条件下，串扰为 -85dB，有效减少信号干扰。
• 高关断隔离度：同样在 (R_{L}=50 Omega) 、(f = 1 MHz) 的条件下，关断隔离度为 -62dB，保证了信号的独立性。
• 低失真：在 (R_{L}=600 Omega) 、(f = 20 Hz) 至 20kHz 的范围内，失真度仅为 0.02%，确保信号的高质量传输。
• 轨到轨输入输出操作：能够充分利用电源电压范围。
• TTL/CMOS 逻辑兼容：方便与其他数字电路集成。
• 宽工作温度范围：-40℃ 至 +125℃，适用于各种恶劣环境。

三、应用领域

SGM4583X 的高性能使其在多个领域得到广泛应用：

• 汽车领域：可用于汽车电子系统中的信号路由和切换。
• 手机：在手机的音频和视频信号处理中发挥重要作用。
• 便携式设备：如平板电脑、手持测试仪等，其低功耗和高性能特性能够满足便携式设备的需求。
• 采样保持电路：为采样保持电路提供稳定的开关功能。
• 电池供电系统：低漏电流特性有助于延长电池续航时间。
• 音频和视频信号路由：确保音频和视频信号的高质量传输。

四、封装与订购信息

SGM4583X 提供了多种封装形式，每种封装都有对应的订购编号和包装选项，具体信息如下表所示：	MODEL	PACKAGE DESCRIPTION	SPECIFIED TEMPERATURE RANGE	ORDERING NUMBER	PACKAGE MARKING	PACKING OPTION
SGM4583X	SOIC - 16	-40°C 至 +125°C	SGM4583XS16G/TR	SGM4583XS16 XXXXX	Tape and Reel, 2500
	SSOP - 16	-40°C 至 +125°C	SGM4583XQS16G/TR	SGM4583 XQS16 XXXXX	Tape and Reel, 3000
	TSSOP - 16	-40°C 至 +125°C	SGM4583XTS16G/TR	SGM4583 XTS16 XXXXX	Tape and Reel, 3000
	TQFN - 3x3 - 16L	-40°C 至 +125°C	SGM4583XTQ16G/TR	4583TQ XXXXX	Tape and Reel, 3000

其中，XXXXXX 代表日期代码、跟踪代码和供应商代码。

五、绝对最大额定值

在使用 SGM4583X 时，需要注意其绝对最大额定值，以避免对设备造成永久性损坏。具体参数如下：	参数	数值
(V_{CC})	-0.3V 至 13.2V
GND	-0.3V 至 6V
任何端子的电压	((V{EE} - 0.3V)) 至 ((V{CC} + 0.3V))
任何端子的连续电流	±20mA
峰值电流（1ms 脉冲，10% 占空比）	±40mA
结温	+150℃
存储温度范围	-65℃ 至 +150℃
引脚焊接温度（10s）	+260℃
ESD 敏感度（HBM）	±3000V
ESD 敏感度（CDM）	±1000V

需要注意的是，内部二极管会钳位任何超过 (V{CC}) 或 (V{EE}) 的信号电压，同时要将通过正向二极管的电流限制在最大额定值以内。

六、推荐工作条件

SGM4583X 的推荐工作温度范围为 -40℃ 至 +125℃。在使用过程中，应避免超过绝对最大额定值的应力，因为长时间暴露在绝对最大额定值条件下可能会影响设备的可靠性，并且在推荐工作条件之外的任何条件下，并不保证设备的正常功能。

七、引脚配置与功能

7.1 引脚配置

SGM4583X 的引脚配置在不同封装形式下有所不同，但功能基本一致。以 TQFN - 3×3 - 16L 封装为例，其引脚分布如下：	PIN	TQFN - 3x3 - 16L	NAME	FUNCTION
1	15	Y1	模拟开关 “Y” 常开输入引脚
2	16	YO	模拟开关 “Y” 常闭输入引脚
3	1	Z1	模拟开关 “Z” 常开输入引脚
4	2	Z	模拟开关 “Z” 输出引脚
5	3	Z0	模拟开关 “Z” 常闭输入引脚
6	4	ENABLE	数字使能控制引脚，通常连接到 GND
7	5	VEE	负模拟电源电压输入引脚，单电源工作时连接到 GND
8	6	GND	接地
9	7	C	数字信号输入 C 引脚
10	8	B	数字信号输入 B 引脚
11	9	A	数字信号输入 A 引脚
12	10	X0	模拟开关 “X” 常闭输入引脚
13	11	X1	模拟开关 “X” 常开输入引脚
14	12	X	模拟开关 “X” 输出引脚
15	13	Y	模拟开关 “Y” 输出引脚
16	14	Vcc	正模拟和数字电源电压输入引脚
	Exposed Pad	EP	外露焊盘，连接到 VEE 引脚

需要注意的是，任何输入引脚都可以用作输出引脚，任何输出引脚也可以用作输入引脚，信号在两个方向上的传输效果相同。

7.2 功能表

SGM4583X 的功能表如下：	ENABLE INPUT	SELECT INPUTS			ON SWITCHES
	C	B	A
H	X	X	X	All Switches Open
L	L	L	L	X - X0, Y - Y0, Z - Z0
L	L	L	H	X - X1, Y - Y0, Z - Z0
L	L	H	L	X - X0, Y - Y1, Z - Z0
L	L	H	H	X - X1, Y - Y1, Z - Z0
L	H	L	L	X - X0, Y - Y0, Z - Z1
L	H	L	H	X - X1, Y - Y0, Z - Z1
L	H	H	L	X - X0, Y - Y1, Z - Z1
L	H	H	H	X - X1, Y - Y1, Z - Z1

其中，X 表示无关项。通过该功能表，我们可以根据不同的输入信号来控制开关的导通状态。

八、电气特性

8.1 双电源供电情况

在双电源供电（(V{CC}=4.5 V) 至 5.5V，(V{EE}=-4.5 V) 至 -5.5V）的情况下，SGM4583X 的电气特性如下：	参数	符号	条件	温度	最小值	典型值	最大值	单位
模拟开关
模拟信号范围	VX, VY, VZ_, VX, VY, VZ	全温度范围		(V_{EE})		(V_{CC})	V
导通电阻	(R_{ON})	(V{CC} = 4.5V)，(V{EE} = -4.5V)，(I{X}, I{Y}, I_{Z} = 1mA)	+25℃	36	51		Ω
			全温度范围			70	Ω
通道间导通电阻匹配	(Delta R_{ON})	(V{CC} = 4.5V)，(V{EE} = -4.5V)，(I{X}, I{Y}, I_{Z} = 1mA)	+25℃	3	11		Ω
			全温度范围			18	Ω
导通电阻平坦度	(R_{FLAT(ON)})	(V{CC} = 4.5V)，(V{EE} = -4.5V)，(I{X}, I{Y}, I_{Z} = 1mA)	+25℃	15	25		Ω
			全温度范围			30	Ω
关断漏电流	(I{X(OFF)}, I{Y(OFF)}, I{Z(OFF)})	(V{CC} = 5.5V)，(V{EE} = -5.5V)，(V{X}, V{Y}, V{Z} = ±4.5V)，(V{X}, V{Y}, V_{Z} = 4.5V)	全温度范围	±0.01		±1	μA
	(I{X(OFF)}, I{Y(OFF)}, I_{Z(OFF)})	(V{CC} = 5.5V)，(V{EE} = -5.5V)，(V{X}, V{Y}, V{Z} = ±4.5V)，(V{X}, V{Y}, V_{Z} = 4.5V)	全温度范围	±0.01		±1	μA
导通漏电流	(I{X(ON)}, I{Y(ON)}, I_{Z(ON)})	(V{CC} = 5.5V)，(V{EE} = -5.5V)，(V{X}, V{Y}, V_{Z} = ±4.5V)	全温度范围	±0.01		±1	μA
数字 I/O
逻辑输入高阈值	(V{AH}, V{BH}, V{CH}, V{ENABLEH})	全温度范围		2.4			V
逻辑输入低阈值	(V{AL}, V{BL}, V{CL}, V{ENABLEL})	全温度范围		0.8			V
输入高电流	(I{AH}, I{BH}, I{CH}, I{ENABLEH})	(V{A}, V{B}, V{C}, V{ENABLE} = V_{CC})	全温度范围	±0.01		±1	μA
输入低电流	(I{AL}, I{BL}, I{CL}, I{ENABLEL})	(V{A}, V{B}, V{C}, V{ENABLE} = 0V)	全温度范围	±0.01		±1	μA
动态特性
地址转换时间	(t_{TRANS})	(V{X}, V{Y}, V{Z} = ±3V)，(R{L} = 300Ω)，(C{L} = 35pF)，测试电路 1	+25℃		70		ns
使能开启时间	(t_{ON})	(V{X}, V{Y}, V{Z} = 3V)，(R{L} = 300Ω)，(C{L} = 35pF)，测试电路 2	+25℃		60		ns
使能关闭时间	(t_{OFF})	(V{X}, V{Y}, V{Z} = 3V)，(R{L} = 300Ω)，(C{L} = 35pF)，测试电路 2	+25℃		70		ns
先断后通延迟时间	(t_{D})	(V{X}, V{Y}, V{Z} = 3V)，(R{L} = 300Ω)，(C{L} = 35pF)，测试电路 3	+25℃		15		ns
电荷注入	Q	(R{S} = 0Ω)，(C{L} = 1nF)，(V_{S} = 0V)，测试电路 4	+25℃		10		pC
通道间串扰	(V_{CT})	(R_{L} = 50Ω)，(f = 1MHz)，测试电路 5	+25℃		-85		dB
关断隔离度	(V_{ISO})	(R_{L} = 50Ω)，(f = 1MHz)，测试电路 6	+25℃