Současné konkurenční prostředí trvale volá po stále lepších výkonech. Docela častý způsob, jak optimalizovat vlastnosti daného systému, pak zahrnuje použití FET spínačů (viz také signálové spínače) se kterými realizujeme vysokorychlostní obousměrné sběrnicové rozhraní mezi DSP, CPU, standardními průmyslovými sběrnicemi, paměťmi a perifériemi. Signálové spínače, např. od Texas Instruments (TI), pak zahrnují číslicové prvky (Digital Switch), analogové struktury (Analog Switch) a také speciální obvody, nabízející jakostní nízkopříkonovou náhradu za standardní prvky sběrnicových rozhraní v případě, že zrovna není vyžadován buffering signálů (proudové buzení).

Dostupnost moderního způsobu zapouzdření, např. typu BGA, QFN a WCSP, pak dále znamená menší zastavěnou plochu v prostorově stísněných aplikacích. Signálové spínače tak mohou optimalizovat nové generace komunikačních, síťových, výpočetních, kapesních i jiných spotřeních elektronických systémů, protože podpoří jak ryze číslicové tak i analogové aplikace.    

 

Analogové spínače od TI jsou navrženy tak aby propouštěly nebo zase izolovaly analogové signály (napětí a také proudy) a řešily přitom potřeby analogových aplikací během přenosu audia, videa apod. Dostaneme je pro celou řadu možných napětí (od 0,8 V až do 12 V), podporují vysokou propustnost dat (šířka pásma až do 2 GHz) a také nabízí malý odpor v sepnutém stavu spolu se vstupní kapacitou, čímž minimalizují zkreslení užitečného signálu včetně nežádoucích ztrát.

Analogové spínače od Texas Instruments jsou reprezentovány rodinou obvodů TI Switch (TS). Produktová řada TS tak obsahuje celou řadu analogových spínačů s různými vlastními odpory v sepnutém stavu (ON Resistance), nedílnou šířkou pásma (Bandwidth), injekcí náboje (Charge Injection) či celkovým harmonickým zkreslením (Total Harmonic Distortion), jen aby nebyly diskriminovány snad žádnou z aplikací.

 

 

 

Hovoříme – li o spínačích, pravděpodobně se nám vybaví schéma ideálního prvku, možná právě takové jako na našem obrázku. Vstupní signál, přivedený na levý I/O pin (či port) se zde v identické podobě dostává na příslušný výstup, tj. pravý vstupně – výstupní pin, a pochopitelně také obráceně. Ve skutečném světě, byť zde máme již 21. století, spínače stále nejsou ideální, takže je pokaždé degradují určité ztráty, třebaže by byly v případě náležitě pracujícího mechanického spínače jen stěží postřehnutelné.

Podobně jako v případě mechanických prvků nelze ani u polovodičových spínačů tvrdit, že budou naprosto ideálním řešením všech potíží. Ztráty o kterých hovoříme ve spojení s polovodiči mohou být ve skutečnosti docela výrazné. Tak proč tedy používat zmíněné spínací prvky, když se takovou měrou odchýlily od svého ideálu?

 

Odpověď na tuto otázku spočívá v určité míře komfortu pro uživatele a také spolehlivosti. U mechanických spínačů totiž hraje zásadní roli provozní opotřebení včetně mnohdy problematické spolehlivosti mechanických částí. Polovodičové spínací struktury jsou zase malé, rychlé, jednoduše použitelné a také snadno ovladatelné, zatímco ve srovnání s klasickými, elektricky říditelnými spínači typu relé spotřebují relativně malé množství energie. Vývojář tak dostává svobodné právo volby.

 

Spínače o kterých zde budeme hovořit jsou struktury, definované dvěma zkratkami: CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) a FET (Field-Effect Transistor.   

 

Digitální spínací prvky jsou navrženy k přenosu nebo také oddělení číslicových signálů a jejich úrovní. Pravděpodobně také uspokojivě přenesou i analogové průběhy. Příkladem jsou rodiny spínačů CBT a CBTLV. Analogové spínací prvky byly zase navrženy k přenosu či izolaci analogových signálů, přičemž často vykazují přijatelné vlastnosti i pro digitální systémy. Doprovodným příkladem se stává rodina obvodů TS od TI.

 

TI nabízí spoustu signálových spínačů, takže se tu a tam při stanovení omezené funkčnosti pro určité oblasti použití můžeme i „zamotat“. Každopádně by však mělo být zřejmé, že nejdůležitější charakteristiky spínače závisí na způsobu jejich konkrétního využití. Měly by nás tedy zajímat například tyto následující otázky:  

 

Při volbě toho nejvhodnějšího analogového spínače nás tak zcela logicky bude oslovovat i několik konkrétních parametrů. Blíže se podíváme na třináct z nich.