¿Qué es un interruptor analógico?

A veces, también conocido como un interruptor bilateral o una puerta de transmisión, un interruptor analógico es un dispositivo electrónico que pasa o bloquea selectivamente un nivel de señal de la entrada a la salida. Un componente semiconductor de estado sólido, está compuesto por un transistor nMOS y un transistor pMOS. Sus puertas de control están configuradas de manera que ambos transistores estén encendidos o apagados. Las aplicaciones comunes de conmutadores analógicos incluyen instrumentación, control de procesos, adquisición de datos, sistemas de comunicaciones y sistemas de video.

Un interruptor analógico también se usa comúnmente como un bloque de construcción para circuitos lógicos como D Flip-Flop o D Latch. Actuando como un circuito independiente, tiene la capacidad de aislar uno o varios componentes de las señales en vivo durante la extracción o la inserción en caliente. Cuando se utiliza en aplicaciones de seguridad, puede evitar de forma selectiva la transmisión de señales o datos confidenciales sin una autorización válida del hardware.

El interruptor analógico ideal tiene una resistencia infinita cuando está apagado y una resistencia cero cuando está encendido. También tiene características impecables lineales de voltios-amperios cuando transmite señales analógicas. Sin embargo, la verdad es que la mayoría de los conmutadores analógicos no son ideales. Esto puede ser cierto porque son esencialmente componentes semiconductores de estado sólido y tienden a exhibir una resistencia distinta de cero cuando están encendidos, una resistencia finita cuando están apagados y características de voltio-amperio no lineales.

Similar a un interruptor mecánico, el interruptor analógico viene en muchas formas, que dependen en gran medida de la cantidad de tiros y polos que tenga. Si bien se usa a menudo para describir un interruptor mecánico, los interruptores unipolares de un solo tiro (SPST) y un solo polo de dos pasos (SPDT) se encuentran entre los más comunes de estos interruptores. Un solo circuito integrado (IC) también puede contener múltiples conmutadores analógicos, cada uno de los cuales corresponde a un canal analógico particular.

La puerta para un interruptor analógico puede estar formada por varias configuraciones de circuito. Algunas de estas configuraciones son muy simples y, a menudo, constan de numerosas resistencias y un solo diodo. Sin embargo, la mayoría de los conmutadores comerciales utilizan transistores de efecto de campo (FET), transistores bipolares muy avanzados o una combinación de ambos para facilitar el paso o el bloqueo de señales analógicas. Los FET se emplean en conmutadores analógicos con mayor frecuencia debido a su baja resistencia cerrada y alta resistencia abierta.

Un interruptor analógico se comporta como un relé. La principal diferencia es que no tiene partes móviles y no proporciona aislamiento entre la señal analógica y la señal de control. Por esta razón, no se recomienda su uso en circuitos de alto voltaje donde se requiere aislamiento eléctrico. También es importante tener en cuenta que debido a que existe una ruta de baja corriente entre la entrada y la salida, la corriente máxima que puede pasar a través de un interruptor analógico suele ser más pequeña que el relé promedio.