Analogschalter

Serienschalter mit JFET

Serienschalter mit JFET und vereinfachter Ansteuerung

CMOS Serienschalter mit MOSFET im CD4066

Ein elektronischer Schalter oder auch Analogschalter ist ein elektrisch ansteuerbarer, elektronisch (d. h. ohne bewegte Teile) arbeitender Schalter für kontinuierliche, d. h. analoge elektrische Signale.

Im eingeschalteten Zustand sollen elektronische Schalter wie auch andere Schalter den Eingang möglichst schnell und niederohmig mit dem Ausgang verbinden, im ausgeschalteten Zustand dagegen beide möglichst gut voneinander isolieren. Das ist bei Analogschaltern in der Regel nur in einem durch die Betriebsspannung begrenzten Bereich und eingeschränkter Potentialtrennung vom Steuereingang möglich.
Prinzipiell sind auch Halbleiterrelais und PhotoMOS-Relais elektronische Schalter, sie werden jedoch meist nicht so bezeichnet.

Analogschalter arbeiten wesentlich schneller als Relais oder mechanische Schaltkontakte und arbeiten prellfrei und verschleißfrei. Sie haben jedoch gegenüber jenen einen höheren Übergangswiderstand im eingeschalteten Zustand und ein geringeres Isolationsvermögen im ausgeschalteten Zustand.

Analogschalter werden in Abtast-Halte-Schaltungen, an der Schnittstelle von Analogtechnik zu Digitaltechnik, zur Signalumschaltung und in Schaltmatritzen zur zeitmultiplexen Datenerfassung eingesetzt.

Die Eigenschaften eines elektronischen Analogschalters werden vor allem durch die folgenden Werte charakterisiert:

• Durchlasswiderstand (in der Regel ≤ 100 Ohm)
• Sperrwiderstand (in der Regel ≥ 1MOhm)
• Analog-Spannungsbereich, in dem die Eingangsspannung unverzerrt übertragen wird.
• Schaltzeit (meist ≤ 1µs)
• Art der digitalen Ansteuerung (meist ein TTL- und CMOS-kompatibles Signal)

Weiterhin sind folgende Werte bei Analogschaltern spezifiziert:

• elektrische Kapazität des Schaltpfades zum Rest der Schaltung
• Ladung, die während des Schaltvorganges aufgrund der Ansteuerung ausgetauscht wird; sie führt zu einem Störspannungsimpuls auf der Signalleitung

Zur Realisierung eines elektronischen Schalters verwendet man Feldeffekttransistoren (FET) als Schalter, seltener Dioden oder Bipolartransistoren. In der Praxis werden die Schalter oft mit TTL-Steuersignalen betrieben. Wenn die zu schaltenden Analogspannungen außerhalb des Bereiches 0 V...5 V liegen sollen, besitzen Analogschalter-IC´s Betriebsspanungsanschlüsse, die höhere positive und auch negative Werte erlauben.

Auch mechanische Taster können digitale elektronische Schalter enthalten: die Hall-Taste erfordert hierzu eine Betriebsspannung und arbeitet mit einem Dauermagnet als Betätigungselement, Piezo-Taster benötigen dagegen keine Betriebsspannung; sie erzeugen die Steuerspannung mit einem Piezokeramik-Betätigungselement.

In der Digitaltechnik werden anstelle analoger Schalter Gatter verwendet, um digitale Signale miteinander zu verknüpfen.