cd集成多路模拟开关的应用技巧
模拟多路开关详解共60页文档
Hale Waihona Puke 模拟多路开关详解11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
集成模拟开关切换电路
2) 集成模拟开关切换电路 常用的集成模拟开关有4000系列 的CD4051、 CD4067、 CD4053等。 这些 集成模拟开关的电气性能都是一样的， 只是开关的组合形式不同而已。 这些集 成模拟开关以其寿命长、 功耗低、 体积 小、 无抖动等优点在视频切换电路中取 代继电器。
•
图5-31是集成模拟开关切换电路的 方框图。 进入切换电路的视频信号来自 不同的设备， 有的直接从摄像机送来， 有的从光接收器、 电缆补偿器送来， 直 流电平往往相差较大， 因此先用箝位电 路将视频信号箝位于电源电压的一半左 右， 这样， 导通电阻随输入电压变化较 小。 箝位电路要求后级的输入阻抗要高， 而模拟开关要求前级电路的输出阻抗要 低， 所以在箝位电路和模拟开关之间应 加入射极跟随器。
视视视视1
…
箝箝箝箝
…
低视输低低低低 集集集集 开开 高视视 低低低 低箝箝 负负负负 大大
…
n 视视视视
视视 75 Ω 视 视输 输出出
箝箝箝箝
低视输低低低低
控控视视控控控控控
图 5-31 集成模拟开关切换电路的方框图
•
除了上面介绍的4000系列集成模拟开 关外， 还有一种74HC系列集成模拟开关。 典型的产品有74HC4051、 74HC4053等。 这 些产品的电气性能与4000系列集成模拟开 关类似， 但所用电源电压比较低(5 V)， 可传输更高频率的信号(100 MHz)， 导通电 阻也更小(5～10 Ω)，但价格较高， 当隔 离度要求高时可以采用。 74HC系列集成模 拟开关从控制信号输入至模拟开关接通或断 开的延迟时间只有65 ns左右， 常用作电视 信号行内信号切换， 如在行图像信号上叠 加行同步信号和行消隐信号。
IC资料-CD4051_4052_4053多路选择模拟开关
850
270
1050
1300
330
120
400
520
Ω
210
80
240
300
10
10
Ω
5
±50 ±200 ±200 ±200
±0.01
±50
±500 ±2000 ±2000 ±2000
nA
±0.08 ±200 ±0.04 ±200 ±0.02 ±200
nA
1.5 3.0 4.0 3.5 7 11 -0.1 0.1 3.5 7 11 -10-5 -10-5
-0.1 0.1 20 40 80
-10-5 -10-5
-0.1 0.1 20 40 80
-0.1 0.1 150 300 600
信号输入VIS和输出VOS VDD＝2.5V VEE＝-2.5V 或VDD＝5V VEE＝0V VDD＝5V 导通电阻 （峰值 RL＝10kΩ VEE＝-5V RON VEE ≤ VIS ≤ （任一通道） 或V DD＝10V VDD） VEE＝0V VDD＝7.5V VEE＝-7.5V 或V DD＝15V VEE＝0V VDD＝2.5V VEE＝-2.5V 或VDD＝5V VEE＝0V VDD＝5V 任两个通道间 RL＝10kΩ （任 VEE＝-5V 的导通电阻增 或V DD＝10V 一通道） 益 VEE＝0V VDD＝7.5V VEE＝-7.5V ΔRON 或V DD＝15V VEE＝0V 关态通道漏电 VDD-＝7.5V，VEE＝-7.5V 流， 任一通道处 O/I＝±7.5V，I/O＝0V 于关态 inhibit=7.5V CD4051 关 态 通 道 漏 电 VDD=7.5V CD4052 流， 所有通道处 VEE=-7.5V O/I=0V 于关态 CD4053 I/O=±7.5V 控制输入A、B、C和inhibit VEE＝ VSS，RL VDD=5V ＝1k Ωto VSS VDD=10V 低 电 平 输 入 电 IIS<2uA,所有的 VIL 通道为关态 压 VDD=15V VIS＝VDD thru
模拟多路开关
延迟时间； tOPEN：开关切换时间，即当两个通道均为断开时，
开关从一个通道的接通状态转到另一个通道 的接通状态并达到稳定所用的时间。
3.3 多路开关集成芯片 1. 无译码器的多路开关
AD7510芯片:
USS 1
芯片中无译码器，四个通 GND 2 道开关都有各自的控制端。 A1 3
TL182C，AD7510，AD7511，AD7512，CD4066， TS12A44513，TS3A4741，TS3A24159，… …
RON < 0.3Ω
TS12A44513芯片
CD4066芯片
3.3 多路开关集成芯片
2. 有译码器的多路开关
AD7501（AD7503）
AD7501（AD7503） 芯片结构及引脚功能
双极性晶体管开关 场效应晶体管开关
➢ 结型 ➢ 绝缘栅型(MOS) 集成电路开关
C
C
B E
B E
NPN
PNP
双极型晶体管
多路开关：
3.1 概述
电子多路开关根据结构可分为：
双极性晶体管开关 场效应晶体管开关
➢ 结型 ➢ 绝缘栅型(MOS) 集成电路开关
多路开关：
3.1 概述
ห้องสมุดไป่ตู้
电子多路开关根据结构可分为：
3.1 概述
多路开关：
PMOS和NMOS结合可以构成 CMOS(互补对称MOS：
电子多路开关根据结构 可分为：
双极性晶体管开关
场效应晶体管开关
Complementary Metal-OxideSemiconductor Transistor 互 补型金属氧化物半导体)
多路模拟开关及应用
多路模拟开关及应用一、实验目的通过实验进一步了解集成多路模拟开关的组成及工作原理，掌握该芯片的功能测试方法，了解其部分电路。
二、实验仪器智能数字电路实验台；cd4051芯片；示波器；三、实验原理及实验电路CD4051/CC4051是单8通道数字控制模拟电子开关，有三个二进控制输入端A、B、C和INH 输入，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。
幅值为4.5～20V的数字信号可控制峰值至20V 的模拟信号。
例如，若VDD＝+5V，VSS＝0，VEE＝-13.5V，则0～5V的数字信号可控制-13.5～4.5V的模拟信号。
这些开关电路在整个VDD-VSS和VDD-VEE电源范围内具有极低的静态功耗，与控制信号的逻辑状态无关。
当INH输入端＝“1”时，所有的通道截止。
三位二进制信号选通8通道中的一通道，可连接该输入端至输出。
CD4051真值表实验步骤：1.将CD4051芯片放入数电实验箱16P引脚槽中，S0-S7(13.14.15.12.1.5.2.4)引脚接LED发光二极管，Sm（3）引脚、二进控制输入端A（11）、B（10）、C（9）和INH输入（6）引脚分别接入高低电平开关，16接+5v，8接地，7接-5v。
打开电源，波动A\B\C的高低电平，观察LED发光二极管是否按真值表显示。
2.将CD4051芯片放入数电实验箱16P引脚槽中，S0-S7(13.14.15.12.1.5.2.4)引脚接LED发光二极管，Sm（3）引脚接连续脉冲，二进控制输入端A（11）、B（10）、C（9）和INH输入（6）引脚分别接入高低电平开关，打开电源，波动A\B\C的高低电平，观察LED 发光二极管是否按真值表显示。
在发光的二极管上接示波器看是否有图形显示3.将CD4051芯片放入数电实验箱16P引脚槽中，S0-S7(13.14.15.12.1.5.2.4)引脚接高低电平开关，Sm（3）引脚接LED发光二极管，二进控制输入端A（11）、B（10）、C（9）和INH输入（6）引脚分别接入高低电平开关，打开电源，波动A\B\C的高低电平，将Sm （3）接LED发光二极管对应真值表看是否对应LED发光二极管发光并接示波器观察波形。
模拟开关型防抖动电路
模拟开关型防抖动电路田凌生（山东省科学院自动化研究所,山东济南250014）摘要：主要介绍用集成电路CD4053实现的模拟开关型防抖动电路。
1引言当机械开关工作时，其开关触点的闭合和张开，都会产生随机性的机械抖动，给电路产生不希望的振荡脉冲和干扰。
因此，防抖动电路和防抖动软件成为计算机外设的重要接口部分。
常见的防抖动电路用的集成片较多，电路也较复杂，市场上也能买到防抖动的专用集成片，成本都比较高。
下面介绍两个用模拟开关CD4053实现的防抖动电路。
2输出互补式模拟开关型防抖动电路图1(a)是用1只CD4053、3只电阻器（R1～R3）和1只电容器C等构成的防抖动电路。
CD4053中的3个模拟开关（G1～G3）都是双向单刀双掷模拟开关，用单电源电压VDD供电。
模拟开关G3的1端作为输入端接地，0端也作为输入端接电压VDD，输出端Q相对于其控制端Q呈倒相门工作状态。
同样模拟开关G2的1端作为输入端经电阻器R2接地，0端也作为输入端经电阻器R3接电压VDD，输出端Q相对于其控制端也呈倒相门工作状态。
模拟开关G2、G3的输出端和控制端相互交连，构成了一个S—双稳触发器，触发信号S和分别设在模拟开关G2的1输入端和0输入端，其工作的真值表如表1所示。
模拟开关G1的公用端作为输入信号VI的输入端；0端作为触发信号S的输出端，连到模拟开关G2的1输入端；1端作为触发信号的输出端，连到模拟开关G2的0输入端。
模拟开关G2的输出端Q经电阻器R1和电容器C构成的积分器连到模拟开关G1的控制端A。
要选择电阻器R1～R3的参数使R1>>R2=R3>>RON，其中RON是模拟开关G2的导通电阻，约为300Ω；同时还要选择电容器C，使时间常数R1C足够大于输入信号VI边沿振荡的时间。
（a）防抖动电路（B）工作时序图图1输出互补式模拟开关型防抖动电路及其工作时序图表1真值表在加电的瞬间，输入信号VI=0，由于电容器C上的电压不能突变，故使模拟开关G1控制端A的电压VA=0，因此，模拟开关G1的0输出端S导通在输入端VI=0电位上，1输出端经电阻器R3接电压VDD。
集成模拟多路开关常用文档
6.4.3 多路模拟开关应用举例
• 图6-27为利用单片CD4051组成的8 通道选1的系统，S/H为采样/保持 器。在A/D转换精度要求不高（8位） 时可直接用ADC0808/0809内部的8 选1模拟开关。96系列单片机内的 10位A/D转换器也集成有8选1模拟 开关。
图6-25 差动4通道模拟开关
6.4.2.4 差动8通道
• AD7507是差动8通道模拟开关，其主要特性参数与AD7506 基本相同，但是在选通地址相同情况下，在同一时刻有2 路被选通，共有2个输出端，16个输入端，其外引脚见图 6-26a，图中，EN为选通允许，高电平有效。
• CD4097同类产品有CC4097B，称为双8选1模拟开关。其外 引脚图见图6—26b。图中，A、B，C为选通地址，INH为选 通允许端，低电平有效。
图6-22 AD7501/AD7503引脚功能
图6-23 CD4051 引脚功能
6.4.2.2 单端16通道
• AD7506 为CMOS工艺单片集成16选1多路模拟开关，在某 此外，程控增益放大器也常用多路开关。
当输入通道很多时，例如64路、128路或更多路输入时，只能使用多个多路模拟开关组合方式。
• 实现这种设计，常采用集成摸拟多路开关来实现。此外， 程控增益放大器也常用多路开关。
多路开关的主要指标
1. 通道数量 通道数量对切换开关传输被测信号的精度和切 换速度有直接影响，因为通道数目越多，寄生电容和泄 漏电流通常也越大，通道间的干扰也越严重。
2. 泄漏电流 如果信号源内阻很高，传输的又是电流量，此 时就要考虑多路开关的泄漏电流，希望泄漏电流越小越 好。
图6-24 单端16通道模拟开关
6.4.2.3 差动4通道
模拟开关使用指南-使用模拟开关必读
可推算出 Cfeed=0.07pF。因此两个系统中开关的 Cfeed 大致相等。所以，虽然音频信号比视频 信号的频率低得多，但是由于前者要求的隔离度比后者高得多，结果造成两个系统需要性能
相当的模拟开关。
现代高速系统需要宽带低电压模拟开关，因此要求ON 反比于栅源电压与门槛电压之差，低电压时 RON 自然会变大。 当然，增大 FETS 管芯面积可以减小 RON，但这却使寄生电容变大，因而，在许多场合，并不 会真正改善开关性能。
最终，我们决定采用如 MAX323 一类的高性能模拟开关。根据其 Cfeed=0.8pF, RLOAD=47K Ω,推导出隔离度=46dB，仍不理想，距要求还有一定距离。不过由于 MAX323 导通电阻平坦 度好，因而信号失真小，该项指标满足要求。
既然负载电阻也是影响开关隔离度的一个主要因素，那么设计者可能会想到采用运放缓 冲模拟开关信号，使开关驱动低阻负载。当模拟开关的负载电阻减小到 470Ω时，隔离度增 加 20dB。但采用运放后，产生了几个新问题。其一是，运放和低阻负载会消耗更多功率。2V 的信号在 100Ω的负载上就要消耗 20mA 电流，这还不包括运放自身消耗的功率。另一个更敏 感问题是，由于负载电阻大大减小，△RON 与负载电阻的比值增大许多，结果产生很大的谐波 失真，大约 10%，这样的开关真可谓低保真系统，产品自然不会有市场。
上式中：VISO=开关隔离度、f=信号频率、RLOAD =负载电阻、Cfeed=馈通电容
通常，产品数据表中不会直接列出 Cfeed 大小，而是给出在某一频率和负载条件下的隔离
度。因此需要通过下式推导 Cfeed：
C FEED
=
1
2π fR LOAD
V ISO
10 20
cd4052工作原理
cd4052工作原理
CD4052是一种模拟多路开关集成功能的器件，由多个开关单
元组成。
它的工作原理如下：
1. CD4052内部包含两个独立的开关矩阵，分别称为A和B。
每个矩阵都由4个开关单元组成，共有8个开关单元。
2. CD4052有3个引脚，分别是A、B和Z。
引脚A和B用于
选择要连接到开关单元中的信号线，引脚Z用于输出选中的
信号。
3. 引脚A和B可以用二进制编码来选择要连接的信号线。
例如，当A和B同时为低电平时，选择的是开关单元1；当A
为低电平，B为高电平时，选择的是开关单元2，以此类推。
4. 当选择好要连接的信号线后，开关单元会将选中的信号传递到引脚Z上。
当选中的开关单元的控制引脚为高电平时，开
关打开，信号可以从A或B引脚传输到Z引脚；当控制引脚
为低电平时，开关关闭，信号无法传输到Z引脚。
5. CD4052还有使能引脚，用于控制整个CD4052的工作状态。
当使能引脚为低电平时，CD4052的功能处于正常工作状态；
当使能引脚为高电平时，CD4052的所有开关都关闭，无法进
行信号传输。
综上所述，CD4052是一种基于引脚控制的模拟多路开关，通
过控制引脚A和B的电平以及使能引脚，可以实现不同信号线的连接与断开。
cd4053工作原理
cd4053工作原理CD4053工作原理简介CD4053是一种常见的模拟开关集成电路，它可以将多个模拟信号切换到一个输出端，或将一个模拟信号切换到多个输出端。
本文将从浅入深地介绍CD4053的工作原理。
工作模式CD4053有多个工作模式，包括单极性开关模式、双极性开关模式和传导模式。
下面将逐一介绍每种模式的工作原理。
单极性开关模式在单极性开关模式下，CD4053将一个信号切换到多个输出端。
这是通过控制开关引脚的电平来实现的。
当控制引脚为逻辑高电平时，开关将对应的输入引脚连接到输出引脚。
当控制引脚为逻辑低电平时，开关将断开输入引脚和输出引脚之间的连接。
双极性开关模式双极性开关模式下，CD4053可以实现双向信号的切换。
该模式下有两个控制引脚。
当一个控制引脚为逻辑高电平，另一个为逻辑低电平时，开关将切换到正向通道，将一个信号从输入引脚导向输出引脚。
当两个控制引脚同时为逻辑低电平或同时为逻辑高电平时，开关将切换到反向通道，将信号从输出引脚导向输入引脚。
传导模式传导模式是CD4053的第三种工作模式，它可以将输入引脚直接连接到输出引脚，实现信号的传导。
在传导模式下，两个控制引脚必须同时为逻辑高电平。
原理图解析CD4053的工作原理可以通过其原理图来解析。
以下是CD4053的典型原理图，我们将逐步解释其中的每个部分。
1.输入引脚（IN1, IN2, IN3）–这些引脚用于输入信号，可以连接到外部信号源。
–当控制引脚对应的开关打开时，输入引脚与输出引脚相连，将信号传输至输出端。
2.输出引脚（OUT1, OUT2, OUT3）–这些引脚用于输出信号，可以连接到其他电路或设备。
–当控制引脚对应的开关打开时，输出引脚与输入引脚相连，将信号传输至输出端。
3.控制引脚（S1, S2）–控制引脚用于控制CD4053的工作模式。
–当控制引脚为逻辑高电平时，开关处于连接状态。
–当控制引脚为逻辑低电平时，开关处于断开状态。
–控制引脚的状态决定了CD4053的不同工作模式。
cd4051工作原理
cd4051工作原理CD4051是一种多路模拟开关IC，它具有广泛的应用。
本文将探讨CD4051的工作原理及其在电子领域中的应用。
CD4051的工作原理是基于模拟开关技术。
它有8个模拟开关通道，可以实现8:1的模拟多路复用。
在工作时，CD4051的控制引脚（S0、S1、S2）用于选择要连接的通道。
通过控制这些引脚的电平，可以选择不同的通道进行连接。
CD4051还有一些其他引脚，如VCC、GND、INHIBIT和COM，用于供电和控制。
CD4051的输入引脚（IN0-IN7）用于接收模拟信号，输出引脚（OUT）用于输出所选通道的模拟信号。
当控制引脚选择了某个通道时，该通道的输入信号就会传递到输出引脚上。
CD4051的工作原理可以通过一个简单的例子来说明。
假设有8个传感器，每个传感器测量一种不同的物理量。
通过CD4051，我们可以选择任意一个传感器的输出信号进行处理，而无需使用多个模拟输入引脚。
在实际应用中，CD4051广泛应用于模拟信号的选择、多通道数据采集、模拟信号开关以及模拟信号的切换等领域。
例如，它可以用于音频和视频信号的选择，实现多路音频和视频信号的切换，以满足不同场景下的需求。
CD4051还可以用于电压、电流和温度等传感器的多路选择。
它可以将多个传感器的输出信号连接到一个模拟转换器中，通过一个模拟输入引脚进行选择，从而减少了引脚的使用数量，简化了电路设计。
CD4051还可以与微控制器或其他数字电路相结合，实现数字信号与模拟信号的转换。
例如，当需要将数字信号转换为模拟信号时，可以使用CD4051将数字信号输入到模拟转换器中，然后将模拟转换器的输出连接到需要的模拟电路中。
总结起来，CD4051是一种多路模拟开关IC，通过选择不同的通道，可以实现模拟信号的选择和切换。
它在电子领域中有广泛的应用，可以用于音频、视频、传感器信号的选择和切换，以及数字信号与模拟信号的转换等方面。
通过合理利用CD4051，可以简化电路设计，提高系统的灵活性和可靠性。
cd4053
cd4053CD4053是一种集成电路，属于模拟多路复用器与开关，这种器件在电子设备中具有广泛的应用。
本文将介绍CD4053的功能、工作原理、应用场景以及与其他类似器件的比较。
CD4053是一款16引脚的CMOS集成电路，由Harris（后来被Intersil收购）公司研发并生产。
它由三个独立的双二选一多路复用器组成，每个多路复用器有两个独立的输入端和一个公共输出端。
它还具有内部的线路保护功能，可以防止电源偏移和静电击穿等电路故障。
CD4053的功能非常强大，它可以用于模拟信号的多路复用、信号的开关以及多种电路之间的连接。
它可以通过控制端的逻辑电平来选择输入信号通向输出端的路径，从而实现不同的功能。
此外，CD4053还具有较大的输入电流范围和较小的电流漏流，使其适用于各种低功耗电路设计。
CD4053的工作原理比较简单，它使用CMOS技术来实现信号通路的控制。
在多路复用模式下，通过对控制端施加不同的逻辑电平，可以选择不同的输入信号通向输出端。
在开关模式下，通过控制端的逻辑电平来打开或关闭信号路径。
由于CD4053采用了CMOS 技术，它的功耗相对较低，能够在宽范围的工作电压下运行。
CD4053在电子设备中有着广泛的应用。
首先，它可以用作模拟信号的多路复用器。
在一些需要从多个信号源中选择一个信号进行处理或显示的应用中，CD4053可以非常方便地实现信号的切换与选择。
例如，在音频设备中，CD4053可以用于选择不同的输入音频信号，以便进行混音或音频切换。
其次，CD4053也可以用作数字信号开关。
在数字电路中，有时需要根据控制信号来打开或关闭信号通路。
CD4053可以很好地完成这一任务，通过对控制端施加逻辑电平，可以控制不同的数字信号通向输出端。
这在计算机总线系统、数字信号处理等应用中特别有用。
此外，CD4053还可以用作模拟开关。
在一些测试仪器或测量设备中，可能需要将不同的信号源与仪器或设备的输入端连接，以便进行测试或测量。
cd4053工作原理
cd4053工作原理CD4053是一种常用的集成电路芯片，它可以实现模拟信号的多路复用和解复用功能。
本文将详细介绍CD4053的工作原理及其应用。
CD4053是一种集成电路开关，其内部包含三个独立的双二极管开关。
每个开关都有一个控制引脚，通过控制引脚的高低电平来控制开关的通断状态。
当控制引脚为高电平时，开关闭合，模拟信号可以通过开关传输；当控制引脚为低电平时，开关断开，模拟信号无法通过开关传输。
CD4053的工作原理可以分为两个方面来说明。
首先是控制信号的作用。
CD4053的控制引脚可以接受来自其他电路的控制信号，通过这些控制信号的高低电平来控制开关的通断状态。
这样就可以实现多路复用和解复用功能。
例如，当控制引脚A为高电平，控制引脚B和C为低电平时，开关S1闭合，模拟信号可以从引脚Y1传输到引脚Z1，实现了多路复用功能。
当控制引脚A为低电平，控制引脚B为高电平，控制引脚C为低电平时，开关S2闭合，模拟信号可以从引脚Y2传输到引脚Z2，实现了解复用功能。
其次是CD4053内部的结构。
CD4053内部包含三个独立的开关，每个开关都有一个控制引脚和两个信号引脚。
这些开关由二极管和场效应晶体管组成。
当控制引脚为高电平时，二极管导通，场效应晶体管闭合，信号可以通过开关传输。
当控制引脚为低电平时，二极管截止，场效应晶体管断开，信号无法通过开关传输。
CD4053的应用非常广泛。
它可以用于模拟信号的选择、开关和路由等应用场景。
例如，在音频系统中，可以使用CD4053来实现声音的选择和混音功能。
在电视机中，可以使用CD4053来实现不同信号源的切换和选择。
在通信系统中，可以使用CD4053来实现信号的分配和选择。
此外，CD4053还可以用于数据采集、仪器仪表和自动控制等领域。
CD4053是一种常用的集成电路芯片，它可以实现模拟信号的多路复用和解复用功能。
通过控制引脚的高低电平来控制开关的通断状态，从而实现信号的选择、开关和路由等应用。
IC资料-CD4051_4052_4053多路选择模拟开关
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10
10
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5
±50 ±200 ±200 ±200
±0.01
±50
±500 ±2000 ±2000 ±2000
nA
±0.08 ±200 ±0.04 ±200 ±0.02 ±200
nA
1.5 3.0 4.0 3.5 7 11 -0.1 0.1 3.5 7 11 -10-5 -10-5
nA
1.5 3.0
1.5 3.0 V
VIL
4.0
4.0
VIH
3.5 7 11
V
Aug. 2010
3
深圳市世纪天创科技有限公司 西安市临潼书院东路１号中国航天七七一集成电路封装厂 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｃ－ｉｃ．ｃｏｍ
Rev 1.30 SHENZHEN CENTURY TIANCHUANG TECHNOLOGY CO.,LTD. ＩＣ设计 ＩＣ开发 国产ＩＣ 研发
CD4051/52/53
管脚图
极限参数
符号 VDD VIN Tstg PD TL 输入电压 封装工作温度范围 功耗 焊接温度 DIP SOP 参数 直流电源电压 条件 数值 -0.5VDC～+18VDC -0.5VDC～VDD+0.5VDC -65～150 700 500 260 单位 V V ℃ mW mW ℃
Rev 1.30 SHENZHEN CENTURY TIANCHUANG TECHNOLOGY CO.,LTD. ＩＣ设计 ＩＣ开发 国产ＩＣ 研发
模拟开关CD4051的应用要点
模拟开关CD4051的应用要点1、使用单电源时，CD4051的VEE可以和GND相连。
2、强烈建议A，B，C三路片选端要加上拉电阻。
3、CD4051的公共输出端不要加滤波电容（并联到地），否则不同通道转换后的电压经电容冲放电后会引起极大的误差。
4、禁止输出端（INH）为高电平时，所有输出切断，所以在应用时此端接地。
作音频信号切换时，最好在输入输出端串入隔直电容。
开关在电路中起接通信号或断开信号的作用。
最常见的可控开关是继电器，当给驱动继电器的驱动电路加高电平或低电平时，继电器就吸合或释放，其触点接通或断开电路。
CMOS 模拟开关是一种可控开关，它不像继电器那样可以用在大电流、高电压场合，只适于处理幅度不超过其工作电压、电流较小的模拟或数字信号，CD4051是最常用的模拟开关。
CD4051相当于一个单刀八掷开关，开关接通哪一通道，由输入的3位地址码ABC来决定。
其真值表见图1。
“INH”是禁止端，当“INH”=1时，各通道均不接通。
此外，CD4051还设有另外一个电源端VEE，以作为电平位移时使用，从而使得通常在单组电源供电条件下工作的CMOS 电路所提供的数字信号能直接控制这种多路开关，并使这种多路开关可传输峰－峰值达15V 的交流信号。
图1 CD4051真值表CD4051导通电阻小，CD4051在常温下的导通电阻为几百欧姆.供电电压范围较宽，速度相对较快，控制简单，适合作为量程转换模块中选择放大反馈回路的开关。
但是，多路模拟开关也有其不利的地方。
其导通电阻不恒定，随电源电压的增大而减小；控制信号电平也随电源电压增大而增大，在使用时需根据现场实际情况综合考虑，添加必要的外围电路，保证其工作正常。
在电源电压的选择上要结合实际需要，适当增大。
以上是CD4051作为量程切换的通道选择（反馈电阻选择)的参考电路图。
主要介绍用集成电路CD4053实现的模拟开关型防抖动电路
主要介绍用集成电路CD4053实现的模拟开关型防抖动电路1引言当机械开关工作时，其开关触点的闭合和张开，都会产生随机性的机械抖动，给电路产生不希望的振荡脉冲和干扰。
因此，防抖动电路和防抖动软件成为计算机外设的重要接口部分。
常见的防抖动电路用的集成片较多，电路也较复杂，市场上也能买到防抖动的专用集成片，成本都比较高。
下面介绍两个用模拟开关CD4053实现的防抖动电路。
2输出互补式模拟开关型防抖动电路图1(a)是用1只CD4053、3只电阻器（R1～R3）和1只电容器C等构成的防抖动电路。
CD4053中的3个模拟开关（G1～G3）都是双向单刀双掷模拟开关，用单电源电压VDD供电。
模拟开关G3的1端作为输入端接地，0端也作为输入端接电压VDD，输出端Q相对于其控制端Q呈倒相门工作状态。
同样模拟开关G2的1端作为输入端经电阻器R2接地，0端也作为输入端经电阻器R3接电压VDD，输出端Q相对于其控制端Q也呈倒相门工作状态。
模拟开关G2、G3的输出端和控制端相互交连，构成了一个S—R双稳触发器，触发信号S和R分别设在模拟开关G2的1输入端和0输入端，其工作的真值表如表1所示。
模拟开关G1的公用端作为输入信号VI的输入端；0端作为触发信号S的输出端，连到模拟开关G2的1输入端；1端作为触发信号R的输出端，连到模拟开关G2的0输入端。
模拟开关G2的输出端Q经电阻器R1和电容器C构成的积分器连到模拟开关G1的控制端A。
要选择电阻器R1～R3的参数使R1>>R2=R3>>RON，其中RON是模拟开关G2的导通电阻，约为300Ω；同时还要选择电容器C，使时间常数R1C足够大于输入信号VI边沿振荡的时间。
（a）防抖动电路（B）工作时序图图1输出互补式模拟开关型防抖动电路及其工作时序图表1真值表在加电的瞬间，输入信号VI=0，由于电容器C上的电压不能突变，故使模拟开关G1控制端A的电压VA=0，因此，模拟开关G1的0输出端S导通在输入端VI=0电位上，1输出端R经电阻器R3接电压VDD。
多路输出开关电源的设计及应用
多路输出开关电源的设计及应用开关电源是一种将电能进行转换和调节的电源系统，其主要通过非线性元件（开关管、PWM调制器等）将输入电能快速开关控制，进而获得所需的输出电能。
多路输出开关电源则在此基础上实现了多个输出通道，用以满足不同电路的需求。
多路输出开关电源的设计主要包括如下几个步骤：1. 确定输出电压和电流需求：根据待供电的电路或设备的电压和电流要求，确定每个输出通道的电压和电流参数。
2. 计算输入功率和选择变压器：根据输出电压和电流参数，计算输入功率并选择适当的变压器。
变压器的主要作用是将输入电压转换为合适的中间电压，便于后续的开关和调节控制。
3. 设计开关和调节控制电路：根据每个输出通道的电压和电流要求，设计相应的开关管、PWM调制器等元件的参数和控制电路。
控制电路主要负责对开关管进行开关控制，通过调节开关频率和占空比，实现输出电压和电流的稳定调节。
4. 设计滤波电路和保护电路：设计适当的滤波电路，用以减少开关电源输出的纹波和噪声；设计相应的保护电路，用以保障开关电源和所供电路或设备的安全，如过载保护、短路保护等。
多路输出开关电源的应用非常广泛，常见于工业控制系统、通信设备、计算机设备、医疗设备等领域。
多路输出能够满足不同电压和电流需求的同时，提供稳定的电能供应，保证设备的正常运行。
此外，开关电源具有高效率、小体积、轻量化等优点，可以满足现代电子设备对电源的高要求。
多路输出开关电源是现代电子设备中常用的一种电源系统，它通过将输入电能进行高效率的转换和调节，为多个输出通道提供稳定可靠的电源。
在电子设备设计中应用广泛，特别是在工业、通信、计算机等领域。
多路输出开关电源的设计非常重要，其关键是根据待供电设备的电压和电流需求，设计符合要求的输出通道。
首先，根据电路或设备的电压和电流要求，确定每个输出通道的电压和电流参数。
例如，工业控制系统中可能需要供应多个不同电压的直流电源，而通信设备可能需要同时提供5V和12V的电源。
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集成多路模拟开关的应用技巧(cd4051)集成多路模拟开关的应用技巧摘要：从应用的角度出发,研究了集成多路模拟开关的应用技巧,并结合实例进行了讨论。
这些应用技巧具有较强的针对性和可操作性,对集成多路模拟开关的正确选择与合理使用具有指导意义。
关键词：集成多路模拟开关传输精度传输速度集成多路模拟开关（以下简称多路开关）是自动数据采集、程控增益放大等重要技术领域的常用器件,其实际使用性能的优劣对系统的严谨和可靠性重要影响。
关于多路开关的应用技术,些文献上介绍有两点不足：一是对器件自身介绍较多,而对器件与相关电路的合理搭配与协调介绍较少;二是原则性的东西介绍较多,而操作性的东西介绍较少。
研究表明：只有正确选择多路开关的种类,注意多路开关与相关电路的合理搭配与协调,保证各电路单元有合适的工作状态,才能充分发挥多路开关的性能,甚至弥补某性能指标的欠缺,收到预期的效果。
本文从应用的角度出发,研究多路开关的应用技巧。
目前市场上的多路开关以CMOS电路为主,故以下的讨论除特别说明外,均针对这类产品。
1 “先断后通”与“先通后断”的选择目前市场上的多路开关的通断切换方式大多为“先断后通”（Break-Before-Make）。
在自动数据采集中,应选用“先断后通”的多路开关。
否则,就会发生两个通道短接的现象,严重时会损坏信号源或多路开关自身。
然而,在程控增益放大器中,若用多路开关来改变集成运算放大器的反馈电阻,以改变放大器的增益,就不宜选用“先断后通”的多路开关。
否则,放大器就会出现开环状态。
放大器的开环增益极高,易破坏电路的正常工作,甚至损坏元器件,一般应予避免。
2 选择合适的传输信号输入方式分别适用于不同的场合。
,传输信号一般有单端输入和差动输入两种方式单端输入方式如图1所示,即把所有信号源一端接同一信号地,信号地与ADC等的模拟地相接,各信号源的另一端分别接多路开关。
图中Vs为传输信号,Vc为系统中的共模干扰信号。
图1（a）接法的优点是无需减少一半通道数,也可保证系统的共模抑制能力;缺点是仅适用于所有传输信号均参考一个公共电位,且各信号源均置于同样的噪声环境下,否则会引入附加的差模干扰。
图1（b）接法适用于所有传输信号相对于系统模拟公共地的测量,且信号电平明显大于系统中的共模干扰。
其优点是可得到最多的通道数,缺点是系统基本失去了共模抑制能力。
差动输入方式如图2所示,即把所有信号源的两端分别接至多路开关的输入端。
其优点是抗共模干扰的能力强,缺点是实际通道数只有单端输入方式的一半。
当传输信号的信噪比较低时,必须使用差动输入方式。
3 减小导通电阻的影响多路开关的导通电阻RON（一般为数10Ω至1kΩ左右）比机械开关的接触电阻（一般为mΩ量级）大得多,对自动数据采集的信号传输精度或程控制增益放大的增益影响较明显,而且RON通道随电源电压高低、传输信号的幅度等的变化而变化,因而其影响难以进行后期修正。
实践中一般是设法减小RON来降低其影响。
以CD4051为例,测试发现[1]：CD4051的RON随电源电压和输入模拟电压的变化而变化。
当VDD=5V、VEE=0V时,RON=280Ω,且随V1的变化突变;当VDD>10V、VEE=0V时,RON=100Ω,且随V1的变化缓变。
可见,适当提高CD4051的VDD有利于减小RON的影响。
必须注意：提高VDD的同时,应相应提高选通控制端A、B、C的输入逻辑电平。
例如：取VDD=12V(VEE=0V),可采用电源电压上拉箝位的方法,上拉电阻的阻值取1.5kΩ以上,使选通控制端信号的有效高电平不低于6V。
这样,既保证CD4051理想导通（RON小,又实现了CMOS电平与TTL电平电平）。
TTL一般为Pμ的转换（．可见,根据具体情况,适当提高多路开关的电源电压,是降低其RON影响的一种有效措施。
此外,适当提高电源电压,还可以同时减小导通电阻路差ΔRON和加快开关速度。
4 消除抖动引起的误差和机械开关类似,多路开关在通道切换时也存在抖动过程,会出现瞬变现象。
若此时采集多路开关的输出信号,就可能引入很大的误差。
例如[2]：某计算机自动数据采集与处理系统采集三个模拟量：水泵转速、流量、压力。
三个模拟量对应的TTL电平分别为：1.5454V,1.5698V、2.9394V。
采集系统从通道1、2、3分别对这三个模拟量连续采集10次,采集结果位于1.8554～1.8603、1.5625～1.5673、1.62207～1.62695之间,其中1、3、通道的误差很大。
研究发现,这种误差是由于系统在多路开关通断切换未稳定下来就采集数据造成的。
消除抖动的常用方法有两种：一是用硬件电路来实现（硬件方法）,即用RC滤波器除抖动;另一种是用软件延时的方法来解决（软件方法）。
在有μP的系统中,软件方法较硬件方法更显优势。
如上例中,只要在原QuickBASIC数据采集程序加入一循环语句来适当延时,则采集结果位于1.5454～1.5478、1.5698～1.5722、2.9394～2.9418之间,采集精度明显提高,采集结果正常。
5 提高切换速度多路开关的切换速度与其自身的结构、工作条件以及外电路的情况都有关系。
在实践中应注意以下几点：当[3],为例CD4051的升高而减小。
以VDD均随tpd所有的多路开关的平均传输延迟时间．VDD=5V时,tpd=720ns;当VDD=10V时,tpd=320ns;当VDD=15V时,tpd=240ns。
可见,适当提高多路开关的电源电压,可加快其开关速度。
传输信号的信号源内阻Rs对多路开关的切换时间有重要影响。
分析表明：在其它条件不变的情况下,切换时间近似与Rs成正比,即Rs越小,开关的动作就越快。
所以,对高内阻的信号源（一些传感器就是如此）,宜用阻抗变换器（如电阻跟随器）,将阻抗变低后再接入多路开关。
此外,减小Rs还可同时减小多路开关的关断漏电流造成的误差。
当系统需要的信号通道数较多时,宜采用图3所示的两级联接方式。
在图3 中,假设系统共,4组将这32个通道分成需要32个信号通道,各组分别接至4个二级开关,信号由二级开关输出。
设每个开关的输出电容为C0,则输出总电容由32Co至大约12Co,电路的时间常数减小,开关速度提高。
此外,这种联接方式还可以使多路开关的总关断漏电流由31Iz降至大约10Iz（设每个开关的关断漏电流为Iz）,从而减小关断漏电流造成的误差。
对上述两种作用,通道数越多效果越显着。
当然,这种联接方式需要的开关数相对多些,选通控制也相对复杂些,因而主要用于信号通道数较多的场合。
目前市场上的多路开关以RCA、AD、SILICONIX、MOTOROLA、MAXIN等公司的产品多见,种类繁多,性能、价格差异较大（详见有关公司的相关产品数据手册）。
选择和使用多路开关时,考虑的重点是满足系统对信号传输精度和传输速度的要求,同时还必须注意以下两点：第一,全面了解多路开关的特性,否则可能出现难以预料的问题。
例如：CMOS多路开关在电源切断时是断开的,而结型FET多路开关在电源切断时是接通的。
若未注意到这一点,就可能因电源的通断而损坏有关芯片。
第二,多路开关只有与相关电路合理搭配,协调工作,才能充分发挥其性能,甚至弥补某些性能的欠缺。
否则,片面追求多路开关的高性能,忽略与相关电路的搭配与协调,不但会造成成而且往往收不到预期的效果。
,本与性能指标的浪费．此外,受芯片种类或应用场合的限制,在实践中往往有多余的通道。
由于多路开关的内部电路相互联系,所以多余的通道可能产生干扰信号,必要时应作适当处理。
例如[4]：测试多路开关CC4097和CC4067时发现,所有多余通道的输入端都必须接地,否则将产生干扰信号。
近年来，便携式产品越来越多地采用多源设计，因此开关功能是视频、音频传输及处理过程中的一个重要组成部分。
早期采用的机械开关具有可靠性低、体积大、功耗大的缺点，所以模拟开关已经引起了越来越多人的重视，并已被广泛应用于各种电子产品中。
尽管模拟开关具有机械开关不可取代的优势，然而它的应用较机械开关稍微复杂些，初次使用模拟开关的工程人员往往会由于模拟开关使用不当，引起整个系统的故障。
本文通过将模拟开关与普通机械开关作比较，论述了模拟开关的若干基本概念，并结合实例对模拟开关应用的关键技术进行研究。
模拟开关的模拟特性许多工程师第一次使用模拟开关，往往会把模拟开关完全等同于机械开关。
其实模拟开关虽然具备开关性，但和机械开关有所不同，它本身还具有半导体特性：1. 导通电阻(R)随输入信号(V)变化而变化INon图1a是模拟开关的简单示意图，由图中可以看出模拟开关的常开常闭通道实际上是由两个对偶的N沟道MOSFET 与P沟道MOSFET构成，可使信号双向传输，如果将不同V值所对应IN的P沟道MOSFET与N沟道MOSFET的导通电阻并联，可得到图1b并联结构下R随输入电on压(V)的变化关系，如果不考虑温度、电源电压的影响，R随V呈线性关系，将导致插入inonIN损耗的变化，使模拟开关产生总谐波失真(THD)。
此外，R也受电源电压的影响，通常随着on电源电压的上升而减小。
图1：a. 模拟开关原理图；b. 模拟开关导通电阻与输入电压关系2. 模拟开关输入有严格的输入信号范围由于模拟开关是半导体器件，当输入信号过低(低于零电势)或者过高(高于电源电压)时，MOSFET处于反向偏置，当电压达到某一值时(超出限值0.3V)，此时开关无法正常工作，严重者甚至损坏。
因此模拟开关在应用中，一定要注意输入信号不要超出规定的范围。
3. 注入电荷应用机械开关我们当然希望R越低越好，因为低阻可以降低信号的损耗。
然而对于模拟开on关而言，低R并非适用于所有的应用，较低的R从而产生较大需要占据较大的芯片面积，onon的输入电容，在每个开关周期其充电和放电过程会消耗更多的电流。
时间常数t=RC，充电时间取决于负载电阻(R)和电容(C)，一般持续几十纳秒。
这说明低R 具有更长的导通和关on断时间。
为此，选择模拟开关应该综合权衡R和注入电荷。
on4. 开关断开时仍会有感应信号漏出这一特性指的是当模拟开关传输交流信号时，在断开情况下，仍然会有一部分信号通过感应由输入端传到输出端，或者由一个通道传到另一个通道。
通常信号的频率越高，信号泄漏的程度越严重。
5. 传输电流比较小模拟开关不同于机械开关，它通常只能传输小电流，目前CMOS工艺的模拟开关允许连续传输的电流大多小于500mA。
6. 逻辑控制端驱动电流极小机械开关逻辑控制端的驱动电流往往都是毫安级，有时单纯靠数字I/O很难驱动。
而模拟开关的逻辑控制端驱动电流极小，一般低于纳安级。
因此，它完全可以由数字I/O直接驱动，从而达到降低功耗、简化电路的目的。