手把手:用 ASL3157S 搭一个四通道多路复用前端 电子说
目标很明确:四路模拟信号,分时送进一个 ADC。ASL3157S 有两路独立 SPDT,正好让 COM1、COM2 各自接一路源,再把两个 COM 汇接到 ADC——不对,更准确的做法是:四路源分别接 NO1/NC1/NO2/NC2,两路 COM 汇接后送 ADC,MCU 用 IN1/IN2 选通。这样一颗料就完成 4:1 复用。

图:asl3157s_app
相比用四颗单刀开关或一颗专用复用器,双 SPDT 的灵活性更高:你可以把它拆成两个独立 2:1,也可以拼成 4:1,甚至做差分路由。先断后合的天然属性还免去了外加死区控制。
| 元件 | 作用 | 取用要点 |
|---|---|---|
| ASL3157S | 双SPDT 主体 | SOP10, 1.8~5.5V |
| 0.1uF | 电源去耦 | 紧贴V+(pin8) 与 GND(pin3) |
| IN1/IN2 上拉 | 10k~100kOhm | 未用通道IN 必须接 V+ 或 GND |
| 源端串联电阻 | 可选50Ω | 匹配传输线, 抑反射 |
| COM 汇接走线 | 短而粗 | 降低汇接节点寄生 |
手册明确要求:所有未使用的数字输入端口必须保持在 V+ 或 GND,否则器件可能工作异常。这是 Layout 前第一条纪律。
| 参数 | 对电路的影响 |
|---|---|
| 120MHz 带宽 | 决定可切换信号最高频率, 余量越大幅频越平 |
| 3 Ohm 导通 | 决定链路插损, 50Ω 下仅 ~0.05dB |
| 0.8 Ohm 匹配 | 两路增益一致, 多通道幅度误差小 |
| 10ns 先断后合 | 切换死区, 防 NO-NC 瞬短 |
| 轨到轨0~V+ | 低压单电源满幅通过, 不浪费动态范围 |
| 1uA OFF 漏 | 关断通道隔离度高, 不污染通路 |
实算一下:3Ω 串联在 50Ω 系统里,分压损耗约 3/(50+3)≈5.7%,即 -0.26dB 插损,对 16 位 ADC 的有效位几乎无影响;换成 30Ω 的普通开关就吃掉 -1.8dB,高分辨率采样立刻打折。这就是"毫欧级导通"的工程价值。

图:asl3157s_arch
两路 SPDT 共享 V+/GND,每路 COM 在 NO/NC 间切换。看清楚引脚:V+ 是 8 脚、GND 是 3 脚、IN1/IN2 是 1/5 脚、COM 是 10/6 脚、NO/NC 成对分布在 2/9、4/7 脚——画原理图时别把 NO/NC 接反,否则逻辑电平会反向。
• V+ 与 GND 各并联 0.1uF 陶瓷电容,尽量靠近 8/3 脚;
• 高频源走线做 50Ω 阻抗控制,避免汇接节点反射;
• 未用 IN 脚用电阻上拉/下拉到 V+/GND,绝不可悬空;
• 汇接 COM 走线尽量短,降低对地的寄生电容与串扰;
• 两路开关的地回路共点,避免地弹引入切换毛刺;
• 远离大电流开关节点,防止磁场耦合进高阻源端。
• 切换有"咔哒"振铃:检查是否先断后合被违反(一般不会),或源端未匹配 50Ω、汇接过长;
• 某通道幅度偏小:核对 NO/NC 是否接反、导通电阻在全温下是否到 7.5Ω 上限;
• 串扰超标:加强关断通道隔离,缩短平行走线,必要时加屏蔽地;
• 功能时好时坏:查未用 IN 脚是否悬空、电源去耦是否虚焊;
• 高温下漂移:留意 RON 在 FULL 温度范围的最大 7.5Ω(3.3V),预留增益校准。
| 项目 | 方法 | 合格判据 |
|---|---|---|
| 功能 | IN 翻转测 COM 通断 | 与功能表一致, 无同时导通 |
| 插损 | 网络分析仪S21 | 通带内<= -0.3dB@5V |
| 隔离 | 激励关断通道 | >= -43dB@10MHz |
| 速度 | 脉冲测tON/tOFF | 29ns/17ns 量级 |
| 温漂 | -55~125℃ 扫 RON | 不超手册最大 |
| 辐照 | 商业航天级试验 | TID 100krad 合格 |
以 5V 供电、源阻抗 50Ω、目标 -3dB 带宽 >=100MHz 为例:选 ASL3157S 后,单通道导通 3Ω 串入 50Ω 链路,分压损耗约 3/(50+3)=5.7%,即 -0.26dB,对 16 位 ADC 的 1LSB 影响可忽略。切换时 IN 给 29ns 建立、17ns 关断,加上 10ns 死区,单次切换总耗时约 56ns,对毫秒级轮询(如 1kHz 采样)而言仅占 0.0056%,几乎无感。确认无误后即可打板。
打板后先用网络分析仪扫 S21 确认通带平坦、隔离度达标,再用双踪示波器看 NO/NC 在切换沿是否存在同时导通;两项都合格,这颗复用前端就稳了。
双路 SPDT 的灵活性不止于 4:1 复用。你可以把它拆成两个独立 2:1,分别服务于不同 ADC;也可以把两路 COM 各自接后级,做两路并行 2:1;需要 8:1 时,用两片 ASL3157S 级联(前端 4 路选 1 进 COM,再与另一片拼成 8:1)即可,先断后合保证级联切换也不短接。差分信号则可用两路分别切正负端,保持相位一致。
四通道轮询采样的靠谱程度,往往在选这颗切换开关时就定了。把 3Ω 导通、120MHz 带宽与先断后合三件事同时拿到,ASL3157S 是航天与工控前端少有的"全能型"复用料。
审核编辑 黄宇
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