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ADG1406：驾驭多路信号的精密通道，揭秘高性能模拟开关的设计与应用

集成电路大数据平台

2025-10-22

导读：ADG1406：驾驭多路信号的精密通道，揭秘高性能模拟开关的设计与应用

本期是平台君和您分享的第338期内容

在现代电子系统的设计中，如何让有限的处理资源高效、精准地应对多路模拟信号，始终是工程师面临的核心挑战。此时，模拟开关扮演了“智能交通枢纽”的关键角色，负责指挥信号的有序流动。

亚德诺半导体（ADI）推出的ADG1406👈 16:1多路复用器，正是这一领域的高性能标杆。它凭借其精密的内部架构、卓越的电气性能以及广泛的应用适应性，为高端测试设备、精密数据采集系统提供了可靠的解决方案。

Precision Core

01. 精密内核

ADG1406的成功，根植于其先进的CMOS工艺和深思熟虑的架构设计。

1.低阻且平坦的开关通道：

芯片集成了16个完全对称的CMOS开关单元。每个通道都经过优化，实现了低至2.5Ω（典型值）的导通电阻和极小的导通电阻平坦度。

这意味着信号在穿越开关时，不仅损耗小，而且在不同电压下能保持高度一致的阻抗特性，这对于保证信号线性度与保真度至关重要。

2.高效的数字控制逻辑：

它采用简洁的3线式串行接口（SPI兼容），仅需微控制器的三个GPIO引脚，即可高效选通16个通道中的任何一个。这种设计极大地节省了系统的主控资源，简化了PCB布局。

ADG1406管芯文字（图源：IPBrain平台）

3.可靠的电平转换与隔离：

内置的电平转换电路，确保了在宽广的电源电压范围（±5V 至 ±22V）内，低压数字控制信号与高压模拟信号路径之间实现完美隔离。这有效防止了数字噪声耦合到敏感的模拟信号中，提升了系统的信噪比。

Performance Analysis

02. 性能解析

ADG1406的数据手册不仅是一系列参数，更是其卓越性能的量化体现：

高带宽与低失真：高达110MHz的-3dB带宽，使其能够无缝传输高频信号，满足视频、射频等应用场景的需求。
洁净的开关瞬态：极低的电荷注入（0.15 nC）是其一大亮点。这一特性显著降低了开关切换时产生的电压毛刺，对于高精度采样保持电路和运算放大器积分电路而言，意味着更稳定的工作和更高的测量精度。

ADG1406功能框图（图源：芯片规格书）
出色的信号隔离：-100dB的关断隔离度确保了未被选中的通道被有效地“静音”，防止了通道间的串扰，在多路复用高动态范围信号时尤为重要。
宽广的工作电压：支持高达±22V的双电源工作，使其能轻松处理工业标准的±10V、±15V模拟信号，无需额外的电平移位电路。

Applied Practice

03. 应用实践

ADG1406的强大性能，最终在多样化的应用场景中转化为系统优势：

自动化测试设备（ATE）：作为系统的信号路由核心，ADG1406可以将多路传感器或激励信号有序地切换至单一的高精度ADC或源测量单元（SMU），大幅提高了测试平台的利用率和效率。
医疗与科学仪器：其极低的漏电流（仅100pA）特性，使其非常适合用于生物电信号采集（如EEG、ECG）和精密静电计等前端电路，能够准确捕捉微弱的电流与电压信号。

顶层概貌图（图源：IPBrain平台）
工业数据采集系统：宽广的电源范围和高可靠性，让ADG1406能直接在恶劣的工业环境中处理各种传感器信号，并具备强大的抗干扰能力。

Design Consideration

04. 设计考量

要充分发挥ADG1406的潜力，精心的电路板设计不可或缺：

电源去耦：在每个电源引脚附近，务必使用一个100nF的陶瓷电容与一个10μF的钽电容或电解电容并联进行去耦，以分别抑制高频和低频噪声。
布局与接地：模拟和数字地应采用星型接地或单点接地策略，避免地环路引入噪声。信号走线应尽量短直，并远离时钟等快速开关的数字信号线。

MOS管（图源：IPBrain平台）

二级管（图源：IPBrain平台）
应对高阻抗源：当切换高阻抗信号源时，微小的PCB漏电流也可能引入误差。此时，在关键信号线周围布设保护环（Guard Ring），并将其驱动到等电位，是隔离漏电流的有效方法。