原标题：低漏电多路复用器在高阻抗PLC系统中是否重要？

一、高阻抗PLC系统的核心挑战

1. 信号灵敏度与干扰风险

• 高阻抗特性：PLC（可编程逻辑控制器）系统中的传感器（如温度、压力、光电传感器）通常具有高输入阻抗（>1MΩ），以减少对被测信号的负载效应。

• 微弱信号传输：高阻抗节点易受漏电流、寄生电容及电磁干扰（EMI）影响，导致信号失真或噪声叠加。

2. 典型应用场景

• 工业自动化：微电流传感器（如pH电极、气体传感器）输出信号<1μA，需低漏电通道隔离；

• 医疗设备：EEG/ECG信号采集（μV级电压）需极低漏电（<1nA）以避免患者安全风险；

• 精密测量：半导体参数测试（如漏电流测试）需通道间漏电<1pA。

二、低漏电多路复用器的关键作用

1. 信号完整性保障

• 抑制漏电流干扰：高阻抗节点对漏电流敏感，低漏电复用器（如漏电<10pA）可避免信号偏移（例如，10pA漏电在1MΩ阻抗上产生10mV压降，可能淹没μV级信号）。

• 降低通道间串扰：低漏电设计减少相邻通道的电荷耦合，提升多通道同步采集精度。

2. 系统稳定性提升

• 抗环境干扰：在潮湿、粉尘等恶劣环境中，低漏电复用器（如采用SiO₂/Si₃N₄绝缘层）可抑制表面漏电，避免误触发。

• 延长传感器寿命：减少对传感器的寄生电流，降低电极极化风险（如pH电极需<1nA漏电以维持测量精度）。

3. 能效与成本优化

• 降低功耗：低漏电设计减少信号调理电路的偏置电流需求，延长电池供电设备续航（如无线传感器节点）。

• 简化校准流程：减少因漏电导致的零点漂移，降低系统校准频率与维护成本。

三、低漏电复用器的技术指标与选型建议

1. 核心参数对比

   
   

   参数	低漏电复用器要求	典型值（优质器件）	影响分析
   漏电流（I_leak）	<10pA（关键指标）	1pA@25℃（如ADG5412F）	直接影响信号偏移量
   绝缘电阻（R_iso）	>10¹²Ω	10¹⁴Ω（如MAX4619）	决定抗湿气与污染能力
   导通电阻（R_on）	<100Ω（平衡功耗与速度）	50Ω@±15V（如ADG1419）	影响信号衰减与带宽
   电荷注入（Q_inj）	<1pC（高速切换时关键）	0.5pC（如DG444）	减少采样瞬态干扰

   
   

2. 选型关键点

• 工艺选择：CMOS工艺（如ADI的iCMOS）漏电优于JFET/BiCMOS，但需权衡导通电阻；

• 封装设计：陶瓷封装（如LFCSP）比塑料封装（QFN）更防潮，适合工业环境；

• 温度补偿：选择漏电温度系数低的器件（如TI的TS5A23157，漏电漂移<0.5pA/℃）。

四、低漏电复用器在高阻抗PLC系统中的实际应用案例

1. 案例1：工业温度监测系统

• 场景：使用热电偶（阻抗>10MΩ）监测高温炉温度，信号经多路复用器接入ADC。

• 问题：普通复用器漏电达1nA，导致温度测量误差>5℃（热电偶灵敏度40μV/℃）。

• 解决方案：采用ADG5412F（漏电<1pA），误差降至<0.1℃。

2. 案例2：医疗ECG设备

• 场景：12导联ECG信号采集，需同时切换多个高阻抗电极（阻抗>100MΩ）。

• 问题：通道间漏电导致基线漂移，影响心律失常检测。

• 解决方案：使用MAX4619（漏电<0.5pA，绝缘电阻>10¹⁴Ω），基线稳定性提升10倍。

3. 案例3：半导体测试系统

• 场景：测试MOSFET栅极漏电流（pA级），需多路复用器漏电<1pA。

• 问题：普通复用器漏电掩盖待测信号，无法通过JEDEC标准（IDSS<100pA）。

• 解决方案：采用DG444（漏电<0.5pA，电荷注入<1pC），测试通过率从60%提升至99%。

五、低漏电复用器的替代方案与局限性

1. 替代方案对比

   
   

   方案	优点	缺点	适用场景
   继电器复用器	漏电<1fA，绝缘电阻高	体积大、寿命短（<10⁶次）	极端低漏电需求（如核物理）
   光耦隔离复用器	电气隔离，抗干扰强	带宽低（<1MHz），成本高	高压/危险环境隔离
   低漏电CMOS复用器	体积小、速度快、成本低	漏电随温度升高（需补偿）	通用高阻抗信号切换

1. 局限性分析

• 温度依赖性：漏电随温度指数上升（如25℃时1pA，125℃时可能达100pA），需温度补偿电路；

• 电压依赖性：高共模电压下漏电增加（如±15V供电时漏电比±5V高10倍），需优化供电设计。

六、总结：低漏电多路复用器的不可替代性

1. 核心结论

• 高阻抗系统的刚需：在μA级以下信号传输中，低漏电复用器是保障精度的唯一选择；

• 性能与成本的平衡：相比继电器或光耦，CMOS低漏电复用器在体积、速度、成本上更具优势。

2. 应用建议

• 工业PLC：优先选择漏电<10pA、绝缘电阻>10¹²Ω的器件（如ADG5412F）；

• 医疗/精密测量：要求漏电<1pA、温度系数<0.5pA/℃（如MAX4619）；

• 极端环境：结合继电器或光耦实现冗余隔离。

3. 未来趋势

• 新材料应用：如SiC/GaN基复用器，进一步提升耐压与漏电性能；

• 智能补偿技术：集成温度传感器与数字校准算法，动态修正漏电漂移。

一句话总结：低漏电多路复用器通过抑制微弱信号干扰、提升系统稳定性与能效，成为高阻抗PLC系统的核心组件，其选型需综合漏电、绝缘、温度稳定性等指标，直接决定信号采集的精度与可靠性。