如果您正在設計一個測量多個模擬電壓但不能同時測量所有模擬電壓的系統，您可以通過將測量多路復用為單個輸出信號來減少下游電路，然后使用共享組件對原始電壓電平進行串行處理和數字化。好處是信號鏈組件的數量和大小只是每通道設計所需的數量和大小的一小部分。正確實施多路復用解決方案需要注意一些細節，特別是如果您想在通道之間快速切換，準確測量并保持低功耗。

快速響應

多路復用增加了組合信號的頻率成分，因為每次多路復用器切換信道時，多路復用信號會改變值。即使輸入信號沒有快速變化，多路復用信號也會發生變化，因此多路復用器之后的任何電路都必須快速響應這些轉換。例如，如果在讀取下一個通道之前輸出信號沒有完全穩定到目標精度，那么給定通道的測量值可能取決于前一個通道的值，相當于通道間串擾。/p>

由于多路復用器具有非零導通電阻，因此通常需要使用運算放大器緩沖輸出。圖1顯示了一個多路復用電路，在MUX之前具有每通道運算放大器，之后是一個共用運算放大器。這是我們在此考慮的共享下游運算放大器的性能。

圖1。多路復用系統。輸入端的LT6011緩沖器具有高輸入阻抗。當MUX改變通道時，MUX后的LT6020可以快速擺動。 LT6020特殊輸入電路可避免MUX輸入端的電壓毛刺。

低功耗的運算放大器往往速度較慢。特別是，運算放大器壓擺率通常與運算放大器電源電流密切相關。這是因為可用于為內部電容充電的電流是運算放大器總電源電流的固定比例。

另一方面，LT6020運算放大器具有比您預期的更高的壓擺率。它的低電源電流。它通過根據輸入步長調整轉換速率來實現這一壯舉，因此大輸入步驟的處理速度與輸入步長一樣快。

圖2a和2b顯示了對瞬態階躍響應的影響LT6020與功耗相近的傳統運算放大器相比。對于傳統運算放大器，大信號響應比小信號響應慢得多。然而，LT6020的響應速度與10V步進相同，步長為±200mV。這種快速轉換并快速穩定到新值的能力，同時仍然只消耗100μA的電源電流，使得LT6020成為多路復用器之后的緩沖器的理想選擇。

避免毛刺

即使多路復用器后面的運算放大器足夠快，還有一個經常被忽視的重要細節。大多數精密運算放大器在輸入級都有內部保護二極管，以避免在輸入級反向偏置敏感的雙極晶體管。

當多路復用器從一個通道切換到下一個通道時，一個端子的輸入電壓變化很快，輸出（因此反饋節點）尚未更改。這導致大電流尖峰流過內部保護二極管。那股潮流來自哪里？它必須來自連接到多路復用器輸入的電路。如果該電路是高阻抗或慢，則該電流尖峰會引起電壓毛刺。然后，系統的輸出會嘗試跟隨輸入電壓毛刺，這樣輸出就無法準確穩定，直到電壓毛刺自身消失為止。

LT6020運算放大器為這個問題提供了獨特的解決方案。它的輸入設備非常精確，但也足夠強大，允許超過5V的反向偏置。因此，一對背靠背齊納二極管不是內部保護二極管，而是保護輸入。因此，對于5V或更低的輸入步長，不會出現電流尖峰。圖3a和3b顯示LT6020運算放大器在傳感器輸出端幾乎不會產生電壓毛刺，而傳統的精密運算放大器（LT6011如圖所示）會導致大電壓毛刺。

結論

將精確信號正確地復用為一個輸出信號需要特別注意細節。 LT6020運算放大器通過一系列獨特功能簡化了多路復用解決方案的設計。例如，在這種低電源電流水平下，其壓擺率比其他運算放大器快得多，使其能夠快速響應通道變化。此外，其獨特的輸入保護方案可避免在使用傳統精密運算放大器進行通道切換期間導致上游毛刺的電流尖峰。