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芯佰微 | CBMG601 CMOS 单刀单掷模拟开关技术详解

10/17 19:13
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作为硬件设计工程师,在信号切换电路开发中,常面临 “机械继电器体积大、功耗高”“普通模拟开关失真严重” 的痛点。今天要解析的 CBMG601,是一款专为解决这些问题打造的 CMOS 单刀单掷(SPST)常开模拟开关,其各项性能参数均来自实测数据,从电源适配到场景落地均贴合工业级需求,下面从核心特性到实际应用展开全面说明。

一、产品定位:机械继电器的高可靠性替代方案

CBMG601 采用 CMOS 工艺,核心结构为单刀单掷(SPST),默认设计为常开(NO)模式 —— 仅需通过 TTL/CMOS 兼容的逻辑信号(IN 引脚)即可控制通断,输入 “1” 时开关导通,输入 “0” 时关闭,无需复杂时序配置,上手门槛极低。

相较于传统机械继电器,其优势尤为突出:

可靠性更强:无机械触点磨损,避免了继电器因触点氧化、老化导致的故障,使用寿命大幅延长;

功耗极低静态电流(IDD)典型值仅 0.001μA,最大值不超过 1μA,远低于机械继电器的 mA 级功耗,对电池供电系统友好;

封装小巧:提供 6 引脚 SOT-23、8 引脚 MSOP 两种小型化封装,PCB 占用面积比同功能继电器缩小 50% 以上,适配小型化设备设计;

低失真特性导通电阻典型值低于 3.3Ω,且导通电阻平坦度优异,特别适合对信号失真敏感的场景。

二、核心技术参数:从性能维度拆解优势

模拟开关的核心竞争力集中在 “导通性能、电源适配、信号完整性、环境可靠性” 四大维度,CBMG601 的实测参数精准匹配工业级需求,具体如下:

1.?灵活电源架构:双 / 单电源无缝适配

支持双电源(±2.7V 至 ±5.5V) 与单电源(+2.7V 至 + 5.5V) 两种供电模式,无需额外电源转换模块,可直接融入工业控制(常用 ±5V)、便携设备(常用 3.3V)等不同电压架构的系统,无需因电源类型额外选型,大幅降低设计复杂度。

2.?导通性能:低阻 + 低平坦度,保障信号低失真

导通电阻与平坦度是影响信号传输质量的关键指标,实测数据按 “双电源”“单电源” 场景分别优化,满足不同设计需求:

双电源场景VDD=+4.5V,VSS=-4.5V,工作温度 - 40℃至 + 85℃):导通电阻(Ron)典型值 2Ω,最大值 3.3Ω;导通电阻平坦度(RFLAT (ON))典型值 0.2Ω,最大值 0.75Ω,在 ±4.5V 信号范围内电阻波动极小,有效避免信号失真;

单电源场景(VDD=+4.5V,GND=0V,工作温度 - 40℃至 + 85℃):导通电阻典型值 3.5Ω,最大值 8Ω,满足中高精度信号传输需求,尤其适配对功耗敏感的单电源系统。

3.?信号特性:轨到轨 + 双向导电,设计更灵活

轨到轨工作:导通时输入信号范围可覆盖电源轨 —— 单电源下为 0V 至 VDD,双电源下为 VSS 至 VDD,无需担心信号因超出范围被截断,例如 3.3V 单电源系统中可直接传输 0~3.3V 全幅度模拟信号

双向导电:源极(S)与漏极(D)引脚无固定输入 / 输出方向,导通时信号可双向传输,既可用作 “输入信号切换”,也能实现 “双向电源路径控制”,减少器件选型限制。

4.?环境可靠性:工业级防护,适应恶劣场景

宽温工作:工作温度范围 - 40℃至 + 85℃,储存温度范围 - 65℃至 + 150℃,可在高低温极端环境(如户外检测设备、航空电子设备)中稳定运行;

ESD 防护:具备 2kV 静电防护能力,降低生产与使用过程中静电对芯片的损坏风险,提升系统抗干扰性;

漏电流:关闭与导通状态下,漏电流最大值均为 ±1nA(双 / 单电源场景一致),避免微弱信号(如 MEMS 传感器信号)被漏电流干扰,保障数据采集精度。

三、封装与引脚设计:贴合生产与布局需求

1.?封装选型:小尺寸与易焊接兼顾

CBMG601 提供两种小型化封装,电气性能完全一致,选型仅需参考 PCB 空间与焊接工艺

两种型号均采用 “编带和卷盘” 包装,每卷 3000 个,适配自动化贴装生产线,符合量产需求。

2.?引脚功能:清晰定义,避坑指南

CBMG601 的引脚功能设计简洁明确,MSOP-8(8 引脚)与 SOT23-6(6 引脚)核心功能一致,仅 MSOP-8 多 2 个 “无连接(NC)” 引脚,具体定义与设计注意事项如下:

四、典型应用场景:精准匹配行业需求

结合实测性能,CBMG601 在以下场景中表现突出,可直接落地应用:

自动测试设备(ATE):低导通电阻平坦度(最大值75Ω)保障测试信号低失真,180MHz 带宽(双电源场景)适配中高频测试需求,有效提升测试精度;

电池供电系统:1μA 静态电流大幅延长电池续航,例如便携式传感器模块,单节锂电池供电可实现数月待机;

通信系统与数据采集:轨到轨信号范围覆盖通信信号全幅度,±1nA 漏电流减少采集误差,适合 4G/5G 基站信号切换或工业传感器数据采集;

电源布线:双向导电特性可实现多路径电源切换,例如冗余电源系统中,通过 CBMG601 切换主备电源,低功耗特性避免额外能耗;

航空电子设备:工业级宽温范围(-40℃至 + 85℃)与 ESD 防护(2kV),适配航空领域恶劣的工作环境。

五、设计注意事项:规避参数禁区,保障可靠性

在实际设计中,需严格遵守 CBMG601 的实测参数边界,避免器件损坏:

电压禁区:VDD 与 VSS 间最大压差为 13V,VDD 至 GND 电压范围为 - 0.3V 至 + 6.5V,模拟 / 数字输入电压范围为 - 0.3V 至 VDD+0.3V,超出此范围会导致芯片永久损坏;

电流禁区:S/D 引脚持续电流最大值为 100mA,脉冲电流(1ms 脉冲、占空比≤10%)最大值为 200mA,建议在外部设计过流保护电路(如串联自恢复保险丝);

焊接温度控制:引脚焊接温度需控制在 10 秒内不超过 300℃,红外回流温度不超过 260℃,避免高温损坏芯片内部结构;

电源滤波:在 VDD、VSS 与 GND 间并联 1μF 陶瓷电容,减少电源噪声对模拟信号的干扰,提升信号稳定性。

小结:适配与局限清晰,选型更精准

CBMG601 是工业级中高精度模拟切换场景的高性价比选择 —— 它解决了机械继电器的体积、功耗痛点,也规避了普通模拟开关的失真问题,适合电流≤100mA、频率≤180MHz、对可靠性与小型化有要求的场景。

芯佰微

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芯佰微电子(北京)有限公司成立于2014年,本着以:“为客户创造价值,就是我们存在的价值“的理念,”专芯发展“ ”用芯服务“ ”创芯未来“的创业宗旨,经过多年的发展,2016年获得高新技术企业证书,2017年获得中关村高新技术企业证书并加入半导体协会。现累计申请布图专利超过40项。充足的资金实力和雄厚的技术实力使得芯佰微电子自主研发并成功面市的产品迅速增加,目前已达11大类300余款,全部符合欧盟RoHS标准以及绿色环保标准。已经研发的主要产品为放大器、接口电路、电源管理,时间数字转换器、DAC数模转换、ADC模数转换等。

芯佰微电子(北京)有限公司成立于2014年,本着以:“为客户创造价值,就是我们存在的价值“的理念,”专芯发展“ ”用芯服务“ ”创芯未来“的创业宗旨,经过多年的发展,2016年获得高新技术企业证书,2017年获得中关村高新技术企业证书并加入半导体协会。现累计申请布图专利超过40项。充足的资金实力和雄厚的技术实力使得芯佰微电子自主研发并成功面市的产品迅速增加,目前已达11大类300余款,全部符合欧盟RoHS标准以及绿色环保标准。已经研发的主要产品为放大器、接口电路、电源管理,时间数字转换器、DAC数模转换、ADC模数转换等。收起

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