1 結構

2 長期可靠性

????????與機械繼電器相比，光繼電器明顯提高了可靠性，因為沒有活動器件。

????????光繼電器通過 LED 進行光學控制。通常情況下，此 LED 會隨著時間的推移比開關本身更快地降級，具體取決于溫度、正向電流、開關速度等。隨著 LED性能下降，需要更多電流才能完全開啟光繼電器。這可能需要更改系統并增大系統尺寸，以補償這種可靠性。

????????模擬開關的可靠性不依賴于控制或開關頻率的驅動強度。只要驅動多路復用器的電壓高于閾值并且在器件的工作條件內，開關就會始終打開。與 LED 的驅動電流不同，該閾值電壓不會隨時間變化。

????????此外，模擬開關將具有額外的 ESD 保護，以在處理和組裝過程中保護器件。通常，光繼電器沒有這種額外的集成，需要外部元件來實現相同級別的保護。

3? 功耗

????????另一項關鍵系統要求是功耗。在機械繼電器和光繼電器器件上，主要功率分別由線圈和 LED 消耗。電流消耗可能因器件和實施方式而異，但通常需要 100mW/通道來激勵機械繼電器上的線圈。對于光繼電器，LED 通常需要5mW/通道才能完全打開開關。在 4 通道多路復用器（模擬開關）上，每通道電源消耗的功率小于 2.5mW。

4?開關速度和熱開關?

????????由于光繼電器和多路復用器（模擬開關）是沒有活動器件的固態器件，因此它們不會像機械繼電器那樣出現彈跳問題。機械繼電器改變狀態時會發生彈跳。由于開關是物理的，因此在穩定之前，開關在導通和關斷狀態之間有一段時間抖動。此外，出于同樣的原因，光繼電器和多路復用器可以熱切換（當開關上有電壓時打開/關閉），而不會影響可靠性。

????????在機械繼電器中，這種熱切換會磨損甚至焊接接觸器，從而導致嚴重的可靠性問題。多路復用器的另一個主要優勢是其接通/關斷時間快得多。機械繼電器以 1-10ms 級打開/關閉。光繼電器在這方面改進到大約 0.1-1 毫秒。多路復用器的性能甚至提高到了 50-500us 左右。這可以提高運行速度并消除系統中的潛在同步錯誤。

????????另一個重要的性能差異是，光繼電器打開/關閉時間取決于 LED 驅動電流。隨著 LED 上的正向電流增加，關斷時間也會增加。多路復用器沒有這種依賴性，無論 GPIO 驅動電壓如何，都以恒定速度切換。

5??信號隔離

????????源極和漏極之間的關斷電容CDS(OFF)可用來衡量關斷開關后，源極信號耦合到漏極的能力。它是固態繼電器（如PhotoMOS?、OptoMOS?、光繼電器或MOSFET繼電器）中常見的規格參數，在固態繼電器數據手冊中通常稱為輸出電容C OUT 。CMOS開關通常不包含此規格參數。

????????任何開關的一個關鍵性能指標是它在關斷時隔離開關上信號的程度。請參閱此處所示的等效電路圖圖 5-1。理想情況下，開關的關斷電阻非常高，而從輸入到輸出的電容非常低。當信號出現在開關的一側時，我們可以計算整個頻率范圍內輸出電壓與輸入電壓的比值（以 dB 為單位）。對于光繼電器和多路復用器器件，非隔離性能在不同頻率范圍內具有可比性，但可能因架構而異。

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關斷隔離段測試電路

隔離度計算公式

?等效電路如下

推導過程

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6 電容

????????對于瞬態和交流系統，開關電容會影響信號質量。請參考 圖 6-1。MOSFET 的主要電容分量有兩個：開關兩端的電容以及開關接地端的電容。在許多 PhotoRelay 數據表中，開關兩端的電容指定為 Coff。該電容將開關的交流隔離定義為高通濾波器。該電容越大，關斷時通過開關的交流電壓越大。還需要注意的是，該電容在整個頻率范圍內并不平坦，并且通常會在較高頻率時增加。對于多路復用器器件，數據表中通常未定義該參數，而是直接將關斷隔離定義為開關關斷時的性能。但是，可以使用圖 6-1 輕松地轉換這些值。

模擬開關導通寄生電容?

模擬開關關斷寄生電容??

????????另一個關鍵寄生參數是多路復用器上的接地電容。在數據表中，這被描述為 Coff（當開關關閉時）和 Con（當開關打開時）。該電容將交流性能定義為低通濾波器。該電容越大，在高頻下衰減的信號就越多。在光繼電器中，沒有直接的接地基準。因此，該電容的等效值定義為總電容。通常，系統中的關注點實際上是開關的 RC。這由導通電阻和乘以的電容一起定義。通常，RC 越低，開關在高速下的性能就越好。?

7?導通電阻和平坦度

????????許多多路復用器器（模擬開關）件的一個缺點是導通電阻。由于許多多路復用器器件的架構，導通電阻可能隨偏置電壓的變化而顯著變化。這會導致輸出失真較大。

8? 漏電流

?????????精密系統中的一項關鍵性能指標是漏電流。如果在開關關閉時在開關上施加大電壓，則不需要的電流會流過MOSFET。現代 MOSFET 設計已顯著降低了這種泄漏，但對于某些應用，即使是幾皮安也可能影響系統性能。這種泄漏通常定義為 Ioff 或關斷漏電流。對于機械繼電器，這種泄漏基本上為零，因為除了通過絕緣體之外沒有其他路徑可供電流通過。在固態解決方案中，漏電流主要來自 MOSFET 的背柵。因為光繼電器沒有接地基準，所以電流唯一可以通過的路徑是開關。在多路復用器中，相對于地有一定量的漏電流。

????????關于漏電流，最后要注意的是溫度依賴性。Ioff 隨溫度呈指數增長。對于光繼電器和多路復用器來說，均會出現這種情況。因此，對于精密應用，系統溫度需要保持在盡可能低的水平，最好低于 50°C。

????????TI模擬開關漏電電流最好的在400pA?

歐姆龍MOS FET繼電器漏電常溫下基本在pA級?

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