在现代电子系统中，高压信号切换是一个常见且复杂的问题。传统方法往往需要多个电源轨和多个开关/复用器来处理不同电压范围的信号，这不仅增加了系统的复杂性和成本，还降低了设计的灵活性和可靠性。然而，随着超摆幅技术的出现，这些问题得到了显著改善。本文将详细介绍超摆幅复用器和开关如何有效简化高压信号切换应用的供电，并探讨其在实际应用中的优势。
一、超摆幅技术的概述
超摆幅技术是一种允许在较低电源电压下处理较高电压信号的创新技术。这种技术通过特殊设计的电路结构，使得复用器和开关能够在远低于信号电压的电源电压下正常工作，从而大大简化了电源设计，降低了系统成本。Maxim
Integrated
Products(NASDAQ:MXIM)等公司推出的超摆幅模拟复用器(如MAX14778)和模拟开关(如MAX14759至MAX14764系列)就是这一技术的典型代表。
二、超摆幅复用器和开关的工作原理
1. MAX14778超摆幅模拟复用器
MAX14778是一款双通道±摆幅以上和摆幅以下25:4模拟多路复用器，能够在3V至5.5V的电源供电条件下切换/复用高达±25V的信号。这款复用器特别适用于需要处理多种不同电压范围信号的场合，如RS-232、RS-485、CAN和USB等接口信号的复用。
MAX14778的每个多路复用器都有单独的控制输入，允许独立切换不同的信号通道。其低导通电阻(RON)和高带宽特性确保了信号在切换过程中的完整性和高速性。此外，该器件还提供了±25kV(人体模型)的扩展静电放电(ESD)保护，可直接连接到电缆和连接器，增强了系统的可靠性和耐用性。
2. MAX14759至MAX14764系列超摆幅模拟开关
这一系列模拟开关同样支持3V至5.5V的单电源供电，并能在-25V至+25V的宽电压范围内工作。这些开关包括单刀单掷(SPST)、单刀双掷(SPDT)和双通道SPST等多种类型，适用于不同的应用场景。例如，MAX14759是单刀单掷模拟开关，具有极低的导通电阻(1Ω最大值)，适用于需要低功耗和高信号完整性的场合。
这些开关的低漏电流和高带宽特性，使得它们非常适合于音频信号路由、可编程逻辑控制器(PLC)、仪器仪表系统、医疗设备和工业测量系统等应用。通过整合这些开关，工程师可以灵活地在不同信号之间切换，而无需担心电源轨的限制。
三、超摆幅技术的优势
1. 简化电源设计
传统的高压信号切换方案往往需要多个电源轨来支持不同电压范围的信号。这不仅增加了电源设计的复杂性，还可能导致电源之间的干扰和不稳定。而超摆幅技术允许在较低的电源电压下处理较高的信号电压，从而大大简化了电源设计，降低了系统成本。
2. 提高系统灵活性
超摆幅复用器和开关的灵活性在于它们能够处理多种不同电压范围的信号。这意味着工程师可以在一个系统中使用较少的组件来实现更多的功能，从而提高了系统的整体灵活性和可扩展性。
3. 增强信号完整性
超摆幅技术的低导通电阻和高带宽特性确保了信号在切换过程中的完整性和高速性。这对于需要高速数据传输和高精度测量的应用尤为重要。此外，扩展的ESD保护也增强了系统的可靠性和耐用性。
4. 降低系统成本
通过减少所需的电源轨和开关/复用器数量，超摆幅技术显著降低了系统的整体成本。这不仅包括硬件成本，还包括设计、生产和维护等各个环节的成本。
四、实际应用案例
1. 物流优化设备
在物流优化设备中，超摆幅复用器和开关被广泛应用于收集库存水平、燃料供应、运输过程中经历的振动和调度指令等实时数据。这些设备通过整合多种接口和信号，实现了供应链网络的优化。超摆幅技术使得这些设备能够在较低的电源电压下正常工作，从而降低了能源消耗和成本。
2. 汽车诊断设备
汽车诊断设备需要接收和传输多种接口和信号，如CAN、RS-485和USB等。传统方法需要多个开关/复用器来处理这些信号，而超摆幅复用器和开关则可以在一个共享连接器上实现这些功能。这不仅简化了设计，还降低了成本。
3. 工业物联网(IoT)
在工业物联网(IoT)应用中，超摆幅复用器和开关也发挥着重要作用。它们能够支持多种传感器和设备的信号切换，实现数据的实时采集和传输。
