Wat is een analoge schakelaar?

Soms ook wel een bilaterale schakelaar of transmissiepoort genoemd, is een analoge schakelaar een elektronisch apparaat dat selectief een signaalniveau van de ingang naar de uitgang doorgeeft of blokkeert. Een halfgeleidercomponent in vaste toestand, bestaat uit een nMOS-transistor en een pMOS-transistor. De stuurpoorten zijn zo geconfigureerd dat beide transistoren zijn in- of uitgeschakeld. Veelgebruikte analoge schakeltoepassingen zijn instrumentatie, procesbesturing, gegevensverzameling, communicatiesystemen en videosystemen.

Een analoge schakelaar wordt ook vaak gebruikt als bouwsteen voor logische schakelingen zoals D Flip-Flop of D Latch. Het fungeert als een stand-alone circuit en heeft de mogelijkheid om een ​​of meerdere componenten te isoleren van live signalen tijdens verwijdering of hete plaatsing. Bij gebruik in beveiligingstoepassingen kan het selectief voorkomen dat gevoelige signalen of gegevens worden verzonden zonder geldige autorisatie van de hardware.

De ideale analoge schakelaar heeft een oneindige weerstand wanneer deze is uitgeschakeld en nul weerstand wanneer deze is ingeschakeld. Het heeft ook vlekkeloze lineaire, volt-ampere eigenschappen bij het verzenden van analoge signalen. De waarheid is echter dat de meeste analoge schakelaars niet ideaal zijn. Dit kan waar zijn omdat ze in wezen halfgeleidercomponenten in vaste toestand zijn en de neiging hebben om niet-nul weerstand te vertonen wanneer ingeschakeld, eindige weerstand wanneer uitgeschakeld, en niet-lineaire, voltampère-eigenschappen.

Vergelijkbaar met een mechanische schakelaar, de analoge schakelaar komt in vele vormen, die grotendeels afhankelijk zijn van het aantal worpen en polen die het heeft. Hoewel vaak gebruikt om een mechanische schakelaar te beschrijven, behoren enkelpolige enkelvoudige worpen (SPST) en enkelpolige dubbele worpen (SPDT) tot de meest voorkomende van deze schakelaars. Een enkel geïntegreerd circuit (IC) kan ook meerdere analoge schakelaars bevatten, die elk overeenkomen met een specifiek analoog kanaal.

De poort voor een analoge schakelaar kan worden gevormd door een aantal circuitconfiguraties. Sommige van deze configuraties zijn erg eenvoudig en bestaan ​​vaak uit talloze weerstanden en een enkele diode. De meeste commerciële schakelaars maken echter gebruik van veldeffecttransistoren (FET's), zeer geavanceerde bipolaire transistoren of een combinatie van beide om het doorgeven of blokkeren van analoge signalen te vergemakkelijken. FET's worden vaker in analoge schakelaars gebruikt vanwege hun lage gesloten weerstand en hoge open weerstand.

Een analoge schakelaar gedraagt ​​zich veel als een relais. Het grote verschil is dat het geen bewegende delen heeft en geen isolatie biedt tussen het analoge signaal en het stuursignaal. Om deze reden wordt het niet aanbevolen voor gebruik in hoogspanningscircuits waar elektrische isolatie vereist is. Het is ook belangrijk op te merken dat omdat er een laag stroompad is tussen de ingang en uitgang, de maximale stroom die door een analoge schakelaar kan lopen, meestal kleiner is dan het gemiddelde relais.