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Analog Devices ADG444

ADG444

Der ADG444 ist ein Analogschalter von Analog Devices. Er kann mit bis zu +/-25V versorgt werden und schaltet dann Spannungen zwischen +23V und -23V. Der Buchstabe B steht für die etwas schlechtere Qualitätsstufe. Sie bietet im eingeschalteten Zustand typischerweise einen Widerstand von 40Ω, über den vollständigen Betriebstemperaturbereich muss man mit maximal 130Ω rechnen. Die Widerstände der vier Schalter unterscheiden sich dabei um höchstens 3Ω.

 

ADG444 Datenblatt Blockschaltbild

Während die Schalter des ADG442 mit einem High-Pegel aktiviert werden, schalten der ADG441 und der ADG444 mit einem Low-Pegel ein. Der ADG444 benötigt eine Hilfsspannung für die Steuerungslogik. Der ADG441 besitzt laut Datenblatt einen integrierten Spannungsregler für die Steuerungslogik.

 

ADG444 Die

Die Abmessungen des Dies betragen 1,9mm x 1,7mm. Es ist gut zu erkennen, dass in den Ecken vier gleiche Strukturen integriert sind, die die vier Schalter enthalten. In der Mitte des Dies befindet sich ein zusätzlicher Schaltungsteil.

 

ADG444 Datenblatt Isolation

Die A-Variante der Analogschalter ist nicht nur etwas besser spezifiziert, das Die enthält auch eine zusätzliche Isolationsschicht, die die integrierten Transistoren voneinander isolieren kann. Das Datenblatt zeigt den Aufbau. Unterhalb isolierender Gräben (Trench) befindet sich dazu eine Siliziumoxidschicht, die verhindert, dass sich ein Stromkreis über das Substrat schließt. Das Datenblatt weist darauf hin, dass es dadurch zu keinen Latch-Up-Effekten kommen kann, bei denen parasitäre Transistoren aktiv werden und oftmals schädliche Ströme fließen. Die erweiterte Isolation wirkt sich aber sicherlich auch positiv auf Leckströme und parasitäre Kapazitäten aus.

 

ADG444 Die Kante

Beim OPA627 hat sich gezeigt, dass derartige Isolationsschichten teilweise durchaus sichtbare Kanten hinterlassen. Hier sind an der Seite des Dies keine Strukturen zu erkennen. Nachdem es sich um die B-Variante handelt, war das auch nicht zu erwarten.

 

ADG444 Die Detail

Das Design stammt aus dem Jahr 1993.

 

ADG444 Die Detail

Die Zeichenfolge BVA942B könnte eine interne Bezeichnung und vielleicht auch eine Kennzeichnung der Variante sein.

 

ADG444 Die Detail

Auf dem Die wurden sechs Maskenrevisionen abgebildet. Die Transistoren sind noch so groß, dass man die Strukturen gut erkennen kann.

 

ADG444 Die Detail

Gegenüber den Maskenrevisionen befindet sich mehrere Formen, die als Ätzmarker oder zur Ausrichtung der Masken gedient haben könnten. Auffällig ist die sehr große, in der Metalllage abgebildete Struktur.

 

ADG444 Die Detail

Der Pin 1 ist mit einem speziellen Symbol gekennzeichnet.

 

ADG444 Die Schalter

Jeder Schalter besteht aus zwei großen, parallel geschalteten Transistoren, die den eigentlichen Analogschalter darstellen und einem kleinen Schaltungsteil, der die Ansteuerung realisiert. Üblicherweise handelt es sich bei den Analogschaltern um einen NMOS- und einen PMOS-Transistor.

 

ADG444 Die Schalter

Der obere Transistor T1 wird mit dem Gatepotential Ga geschaltet. Sein Bulk-Potential ist an das positive Versorgungspotential angebunden, was das Schaltverhalten verbessert. Bei T1 muss es sich entsprechend um den PMOS-Transistor des Analogschalters handeln.

Der untere Transistor T2 wird mit dem Gatepotential Gb gesteuert. Ist der Transistor T1 ein PMOS-Transistor, so muss T2 ein NMOS-Transistor sein. Man würde erwarten, dass dessen Bulk-Potential an das negative Versorgungspotential angebunden ist. Das negative Versorgungspotential wird aber über den Transistor T3 und das Gatepotential Ga geschaltet und erst dann zum Transistor T2 geführt. Die Verschaltung sorgt dafür, dass sich nur im abgeschalteten Zustand ein niedriges Bulk-Potential einstellt, das einen hohen Isolationswiderstand garantiert.

Werden die Transistoren T1 und T2 durchgeschaltet, so sperrt T3 (NMOS). Im unteren Bereich des Transistors T2 verbindet die Metalllage das Bulk-Potential und den Kanal. Die Verbindung wird erst relevant, wenn T2 leitet und damit der untere Bereich des Kanals mit dem oberen verbunden ist. In diesem Zustand sind Source und Bulk verbunden und der Transistor T2 wird durch das höhere Bulk-Potential niederohmiger.

 

ADG444 Die Spannungsregler

In der Mitte des Dies befindet sich eine Schaltung, die beim vorliegenden Die lediglich an das positive Versorgungspotential und an das GND-Potential angeschlossen ist. Höchstwahrscheinlich handelt es sich um einen sehr einfachen Spannungsregler, der im ADG441 und im ADG442 die Steuerung versorgt. Mit einer kleinen Änderung der Metalllage kann man den Spannungsregler an die Versorgungsleitungen der Steuerung anbinden.

Interessant ist, dass das Substrat an das positive, nicht an das negative Versorgungspotential angebunden ist.

 

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