(整理)常用CMOS模拟开关功能和原理
CMOS工作原理及应用
CMOS工作原理及应用CMOS技术的核心是基于p型MOS（Metal-Oxide-Semiconductor）和n型MOS两种互补的半导体器件。
p型MOS和n型MOS是一对互补结构，其中p型MOS使用p型半导体做为基底，而n型MOS使用n型半导体做为基底。
在CMOS电路中，p型MOS和n型MOS是相互结合在一起工作的，通过互补的方式实现电路的高效运行。
在CMOS电路中，p型MOS和n型MOS分别担当了两种不同的角色。
p 型MOS被用作为电流在逻辑门上的输出装置，而n型MOS则被用作为电路的输入装置。
当输入信号到达电路时，n型MOS会接收到信号并改变其导通状态，从而控制电路的输出状态。
p型MOS则根据n型MOS的信号输入状态来输出电流，从而实现电路的逻辑功能。
CMOS电路的一个重要特点就是功耗较低。
由于CMOS电路是基于互补结构设计的，所以当电路中的p型和n型MOS只有一种处于导通状态时，电路中几乎不会存在静态功耗。
而且在CMOS电路中，传输速度也很快，因此被广泛应用于高性能的数字电路中。
除此之外，CMOS电路还有一些其他优点，比如体积小、散热性好、抗干扰能力强等。
这些优点使得CMOS电路在各种数字电路中都得到了广泛的应用。
CMOS技术在现代电子行业中有着广泛的应用。
首先，在数字逻辑设计中，CMOS电路被广泛应用于各种逻辑门、寄存器、计数器等数字电路中。
其次，在微处理器设计中，CMOS技术也是必不可少的。
几乎所有的现代微处理器都是采用了CMOS技术设计的，这使得微处理器在性能和功耗上都能得到很好的平衡。
此外，在存储器中，CMOS技术也得到了广泛的应用，如静态RAM、动态RAM等存储器器件都是采用了CMOS技术设计的。
总的来说，CMOS技术以其简单、可靠、高性能等特点，在数字电路领域得到了广泛的应用。
随着科技的不断发展，CMOS技术也在不断创新和进步，为数字电子领域的发展做出了重要的贡献。
在未来，CMOS技术将会继续发挥着重要的作用，推动数字电子技术的进一步发展。
CMOS工作原理及应用
CMOS工作原理及应用CMOS的工作原理主要涉及两个方面：MOSFET的工作原理和互补工作方式。
MOSFET是一种三端可控器件，由栅极、源极和漏极组成。
当在栅极上加上一个正电压时，形成栅源电压，使得源极和漏极之间的通道导电。
而当在栅极上加上一个负电压时，形成栅源电压，通道导电关闭。
这个基本的工作原理可以实现CMOS电路中各种逻辑功能的实现。
互补工作方式是CMOS的独特之处，CMOS电路中同时包含P型和N型的MOSFET晶体管。
根据栅极电压的不同，P型和N型的MOSFET可以交替控制电流的流动，实现逻辑电路中的与、或、非等功能。
当P型和N型的MOSFET同时工作时，产生电流，而当其中一个关闭时，电流停止。
CMOS具有一系列的优点和应用。
首先，CMOS电路具有非常低的功耗，当电路中的晶体管不工作时，几乎没有漏电流。
其次，CMOS具有高集成度，可以在一个芯片上集成大量的晶体管，从而实现复杂的电路功能。
此外，CMOS还具有较高的抗辐射和抗干扰能力，使其在航空航天和军事领域得到广泛应用。
CMOS还在大量的电子设备中得到应用。
例如，CMOS被广泛用于数字逻辑电路，包括微处理器、存储器和数字信号处理器等。
此外，CMOS也被用于模拟电路，例如运算放大器、数据转换器和射频电路等。
此外，CMOS还可用于电源管理、触摸屏操作、传感器等应用。
总之，CMOS是一种基于互补结构的半导体技术，具有低功耗、高集成度和良好的抗辐射和抗干扰能力等特点。
它的工作原理基于MOSFET晶体管和互补工作方式，通过控制晶体管的通断，实现逻辑电路中的各种功能。
CMOS广泛应用于数字逻辑电路、模拟电路和其他各种电子设备中。
常用CMOS模拟开关功能和原理
常用CMOS模拟开关功能和原理CMOS模拟开关是一种常用的电子器件，用于开关模拟信号。
它在电子电路中广泛应用，能够实现信号的开关、选择、分配和调制等功能。
CMOS模拟开关的原理是基于CMOS（互补金属氧化物半导体）技术。
CMOS技术是一种特殊的半导体制造工艺，它由P型和N型MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）组成。
P型MOSFET的特点是在负电压下导电，而N型MOSFET在正电压下导电。
CMOS模拟开关的工作原理是利用P型和N型MOSFET的互补特点，以及它们的互补工作状态来实现模拟信号的开关。
在CMOS模拟开关中，一个P型MOSFET和一个N型MOSFET相连，形成一个互补对。
通过控制栅极电压来控制MOSFET的导通与截止，从而实现信号的开关。
CMOS模拟开关具有以下功能：1.信号开关：CMOS模拟开关可以实现信号的开关功能，当控制信号为高电平时，开关导通，信号可以通过；当控制信号为低电平时，开关截止，信号被阻断。
2.信号调制：CMOS模拟开关可以实现信号的调制功能，通过改变控制信号的频率和幅度，可以实现模拟信号的变化。
3.信号选择：CMOS模拟开关可以实现信号的选择功能，可以根据控制信号选择不同的输入信号传递到输出端，实现多路选择功能。
4.信号分配：CMOS模拟开关可以实现信号的分配功能，可以将输入信号分配到多个输出端。
CMOS模拟开关的优点是功耗低、噪声小、响应速度快、尺寸小、可靠性高。
这些优点使得它在各种应用场合都有广泛的应用。
例如，CMOS 模拟开关常用于音频、视频信号的开关和选择，射频信号的开关和调制，以及模拟信号的处理等领域。
总结起来，CMOS模拟开关通过利用P型和N型MOSFET的互补特性，以及它们的互补工作状态来实现信号的开关、选择、分配和调制等功能。
它具有功耗低、噪声小、响应速度快、尺寸小、可靠性高等优点，在电子电路中有着广泛的应用。
cmos开关原理
cmos开关原理
CMOS开关原理是基于电子元件的工作原理，通过控制电压来控制开关的通断状态。
CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）指的是互补金属氧化物半导体。
CMOS开关由一个pMOS（p型金属氧化物半导体）和一个nMOS（n型金属氧化物半导体）两个晶体管组成。
在CMOS 开关中，pMOS和nMOS是串联连接的，pMOS的源极与nMOS的漏极相连，而nMOS的源极与pMOS的漏极相连。
CMOS开关的工作原理是基于晶体管的导通与截止特性。
当pMOS的栅极电压为低电平（0V），而nMOS的栅极电压为高电平（VDD），此时pMOS导通，nMOS截止。
反之，当pMOS的栅极电压为高电平（VDD），而nMOS的栅极电压为低电平（0V），此时pMOS截止，nMOS导通。
由于pMOS和nMOS互为互补，所以当CMOS开关的输入信号为低电平时，即使存在微小的漏电流，也会带来非常小的功耗。
而当输入信号为高电平时，CMOS开关的导通能力非常强。
CMOS开关广泛应用于数字电路中，如逻辑门、存储器、微控制器等。
其优点包括低功耗、高噪声抑制能力、较高的集成度和稳定性等。
总之，CMOS开关利用pMOS和nMOS的导通与截止特性，
通过控制栅极电压来实现通断状态的切换，具有低功耗和高噪声抑制能力，适用于各种数字电路应用。
CMOS模拟开关
CMOS模拟开关正确选择CMOS模拟开关摘要：本⽂概述了模拟开关的基本结构、⼯作原理和应⽤范围；定义了导通电阻、平坦度和电荷注⼊等与性能密切相关的指标；并对ESD保护、故障保护和加载-感应功能等针对特定应⽤的特性进⾏了介绍。
引⾔集成模拟开关在25年前⾸次问世以来，常常⽤作模拟信号与数字控制器的接⼝。
本⽂将介绍模拟开关的理论基础及其常见的应⽤，另外还将讨论校准型多路复⽤器(cal-mux)、故障保护型模拟开关、加载-感应开关等模拟开关的特殊性能。
近⼏年，集成模拟开关的开关性能有了很⼤的提⾼，它们可⼯作在⾮常低的电源电压，具有很⼩的封装尺⼨。
⽆论是性能指标还是特殊功能都可提供多种选择，有经验的设计⼈员可以根据具体的应⽤挑选到理想的开关产品。
标准的模拟开关CMOS模拟开关易于使⽤，这⼀点已为⼤多数设计者所公认。
但是，需要提醒⼤家的是：千万不要轻视模拟开关在某些⼯程问题中所发挥的作⽤。
现在，许多半导体⼚商仍在⽣产⼀些早期的模拟开关，如：CD4066、MAX4066等，其基本结构如图1所⽰。
Maxim还提供MAX4610等与⼯业标准器件引脚兼容、但性能更优的产品。
图1. 采⽤并联n沟道和p沟道MOSFET的典型模拟开关的内部结构将n沟道MOSFET与p沟道MOSFET并联，可使信号在两个⽅向上同等顺畅地通过。
n沟道与p沟道器件之间承载信号电流的多少由输⼊与输出电压⽐决定。
由于开关对电流流向不存在选择问题，因⽽也没有严格的输⼊端与输出端之分。
两个MOSFET 在内部反相与同相放⼤器控制下导通或断开。
这些放⼤器根据控制信号是CMOS或是TTL逻辑、以及模拟电源电压是单或是双，对数字输⼊信号进⾏所需的电平转换。
低电阻开关求出V IN在各种电平下的p沟道与n沟道MOSFET导通电阻(R ON)的并联值(积除以和)，可以得到这种并联结构的复合导通电阻特性(图2)。
这个R ON随V IN的变化曲线在不考虑温度、电源电压和模拟输⼊电压对R ON影响的情况下为直线。
CMOS开关电路原理
CMOS开关电路原理图1 为CMOS 模拟开关电路原理图。
它克服了NMOS 模拟开关电路Ron 虽vI 增大而增大的缺点，扩大输入信号幅度的范围；而且可以在CMOS电路基础上增设辅助电路，消除NMOSFET 的衬底效应对Ron 的影响。
图1 CMOS 开关电路原理假定控制信号vc 高电平VCH=VDD 为逻辑“1”，低电平VCL=-Vss（取Vss=VDD）为逻辑“0”。
T1 衬底电压VB1=-Vss，T2 衬底电压VB2=VDD。
从图可知，vc 直接输送到T1 的栅极，而T2 的栅极电压是vc 经非门（T3、T4 组成）倒相后的电压。
当vc=“1”时，VG1=VDD，VG2=-Vss。
所以当vI 为接近- Vss 低电平时，vGS1=(vG2-vI)=(VDD-vI)VT，T1 完全导通，vGS2=(vG2-vI)=(Vss-vI)，即vGS2 小于VT，T2 截止，iD2=0；反之，当vI 为接近VDD 高电平时，则T2 完全导通，T1 截止。
而当vc=“0”时，T1、T2 均截止。
由于开关闭合时，T1 和T2 并联，互相补偿，使vI 在-Vss~VDD 范围内变化，Ron 基本不变。
CMOS 开关Ron 与vI 的关系如图2 所示。
为了消除NMOSFET 的衬底调制效应对Ron 的不良影响，通常在CMOS 开关原理电路基础上增设辅助电路。
如图3 所示CMOS 开关电路中，增加了非门PI2 和T3~T5。
当vc=“1”时，因非门PI1、PI2 倒相，T5 截止，vI 经T3、T4 加到T1 衬底B1 上，同时，vI 又直接加到T1 的源极S1 上，于是vBS1=0，且与vI 大小无关，从而消除了T1 的衬底调制效应。
T2 为PMOSFET，虽然vB2=VDD，但因PMOSFET 的衬底调制效应很小，故vBS2 随vI 变化对Ron 的影响可略。
常用模拟开关芯片型号与功能和应用介绍-PPT精选文档
注意：
AD7501，AD7502，AD7503 芯片都是单向多到
一的多路开关，即信号只允许从多个 (8个) 输入端向
一个输出端传送。
单八路模拟开关CD4051
• 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。
当选通Ｅ为 1 时，而输入端Ａ为０时，则 S2 端为 1 ， S1端为０，这时ＶＴ1截止，VT2导通，输出端Ｂ为０， Ａ＝Ｂ，也相当于输入端和输出端接通。 当选通端Ｅ为０时，这时ＶＴ1和ＶＴ2均为截止状 态，电路输出呈高阻状态。 从上面的分析可以看出，只有当选通端Ｅ为高电 平时，模拟开关才会被接通，此时可从Ａ向Ｂ传送信 息；当输入端Ａ为低电平时，模拟开关关闭，停止传 送信息。
AD 7501
14 13 12 11 10 9
... ...
S1 S8
图3.7 AD7501（AD7503）芯片结构及引脚功能
片上所有逻辑输入与TTL／DTL及CMOS 电路兼容。
表3.1 AD7501真值表
A2
0 0 0 0 1 1 1 1 ×
A1
0 0 1 1 0 0 1 1 ×
A0
0 1 0 1 0 1 0 1 ×
二、常用的CMOS模拟开关集成电路
在模拟开关的集成过程中，晶体三极管和场效应 晶体管均可用来做模拟开关的有源器件，实际上，由 于场效应晶体管特性的对称性不存在残余电压等优点， 所以在模拟开关中用的最多的还是场效应晶体管。 • 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，它不象继电器那样可 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。
CMOS模拟开关及其应用
CMOS模拟开关及其应用无线电86.12 彭定武CMOS（互补金属氧化物半导体）集成电路具有微功耗、使用电源电压范围宽和抗干扰能力强等特点。
其发展日新月异，应用范围十分广泛。
本文介绍的CMOS模拟开关集成电路，在音频和视频范围可以使增益控制数字化，和微处理器配合使用可以简化自动控制电路的设计。
下面就MOS场效应管及CMOS模拟开关作一介绍。
MOS场效应管的工作原理金属氧化物半导体场效应三极管是通过光刻或扩散的方法，在P型基片（衬底）上制作两个N型区，在N型区上通过铝层引出两个电极，即源极（S）和漏极（D）。
漏源两个扩散区之间的硅表面上生成一层绝缘的氧化膜（二氧化硅），在氧化膜上也制作一个铝电极，即为栅极（G），两个扩散区和P型衬底分别构成PN结。
如果把源极和衬底相连接，并在栅源极间加正电压UGS,就会在衬底表面形成一个导电的反型层，它把漏源两个N扩散区连接起来，成为可以导电的沟道，见图1（a）。
若在漏源之间也加正电压U DS，则源极与漏极之间将有漏电流I D流通，且I D随U DS的增加而增大。
我们把开始有漏电流产生时的电压叫做开启电压U T，把在P型衬底上形成的导电反型层的场效应管叫做N沟道增强型MOS场效应管。
其符号见图1（b）。
MOS场效应管的漏极特性曲线及漏极电流I D随栅极电压U GS变化的特性曲线如图2所示。
由以上分析，我们可以把MOS管的漏极D和源极S当作一个受栅极电压U GS 控制的开关使用，即当U GS＞U T时，漏极D与源极S之间导通，相当于一个开关接通，导通电阻约几百欧姆。
当U＜U T时漏极D与源极s之间不导通，没有电流流过，则如同开关断开一样。
同样，也可在N型基片上制作两个P型区，以形成P沟道增强型MOS管，见图3。
典型的P沟道增强型MOS管的特性曲线如图4所示。
比较图2和图4我们可以看出，P沟道和N沟道MOS管的特性曲线是相反的。
在了解了MOS管的基本工作原理和特性曲线以后，下面谈谈CMOS开关。
cmos模拟开关4066
The 4066 contains 4 analogue bilateral switches, each with an active-high enable input (A) and two input/outputs (X and Y). When the enable input is asseted (high), the X and Y terminals are connected by a low impedance; this isthe on condition. When the enable is low, there is a high impedance path betwen X and Y, and the switch is off .The 4066 is pin-compatible with the 4016, but has a significantly lower on impedance and more constant on resistance over the full range of input voltage. Therefore, the 4066 is preferable to the 4016 in most cases.4066Logic TypeAnalogueFunction Family Bilateral switch Description Quad bilateral switchPins14 PinoutFunctional Diagram4066包含4双边模拟开关，每个高有效使能输入（A ）和两个输入/输出（X 和Y ）。
asseted 当使能输入（高），X 和Y 端子低阻抗连接，这是条件。
当使能低，有一个betwenX 和Y 的高阻抗路径，开关是关闭的。
在4066与4016的引脚兼容，但有一个显著低阻抗和输入电压范围不断阻力。
CMOS的原理及应用
CMOS的原理及应用1. 什么是CMOSCMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）是一种半导体技术，其主要特点是使用了两种相互补偿的半导体材料（N型和P型），以及金属、氧化物和半导体的组合。
CMOS技术由于其低功耗、高集成度和稳定性而被广泛应用于现代集成电路。
2. CMOS的原理CMOS的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：2.1. 表达和存储信息CMOS电路中的表达和存储信息是通过电荷的累积和转移来实现的。
CMOS电路中的MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）是最关键的组成部分。
MOSFET包括一个门极、源极和漏极，其中门极通过一个绝缘层与半导体材料隔开。
2.2. 导通与截止状态的转换CMOS电路中用于控制MOSFET导通与截止状态的是门极的电压。
当门极电压高于一定阈值时，MOSFET导通，电子可以顺利通过。
当门极电压低于一定阈值时，MOSFET截止，电子无法通过。
2.3. 常用逻辑门电路常用的逻辑门电路包括与门、或门、非门和异或门。
这些门电路由MOSFET组成，通过不同的输入电压组合来实现不同的逻辑功能。
CMOS逻辑门电路由N型和P型的MOSFET组成，当输入为高电平时，MOSFET导通，输出为低电平；当输入为低电平时，MOSFET截止，输出为高电平。
3. CMOS的应用由于CMOS技术具有以下几个优点，所以在现代集成电路中被广泛应用：3.1. 低功耗CMOS电路的功耗非常低，这是由于在CMOS电路中，只有在切换时才会有瞬间的功耗。
而在静态状态下，几乎没有功耗，这使得CMOS电路非常适合用于电池供电的移动设备和无线传感器网络等应用。
3.2. 高集成度CMOS技术允许在同一个芯片上集成大量的逻辑门电路，这使得集成电路的尺寸缩小，功耗降低，性能提高。
高集成度的CMOS芯片广泛用于各种应用，包括智能手机、计算机、网络设备等。
常用CMOS模拟开关功能和原理(CD40xx)
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常用CMOS模拟开关功能和原理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,它不象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。
一、常用CMOS模拟开关引脚功能和工作原理1.四双向模拟开关CD4066CD4066的引脚功能如图1所示。
每个封装内部有4个独立的模拟开关,每个模拟开关有输入、输出、控制三个端子,其中输入端和输出端可互换。
当控制端加高电平时,开关导通;当控制端加低电平时开关截止。
模拟开关导通时,导通电阻为几十欧姆;模拟开关截止时,呈现很高的阻抗,可以看成为开路。
模拟开关可传输数字信号和模拟信号,可传输的模拟信号的上限频率为40MHz。
各开关间的串扰很小,典型值为－50dB。
图1 CD4066的引脚功能2.单八路模拟开关CD4051CD4051引脚功能见图2。
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。
其真值表见表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。
例如,若模拟开关的供电电源VDD=＋5V,VSS=0V,当VEE=－5V时,只要对此模拟开关施加0～5V的数字控制信号,就可控制幅度范围为－5V～＋5V的模拟信号。
图2 CD4051引脚功能表1 CD4051真值表3.双四路模拟开关CD4052CD4052的引脚功能见图3。
CD4052相当于一个双刀四掷开关,具体接通哪一通道,由输入地址码AB来决定。
cmos模拟开关混频电路原理
cmos模拟开关混频电路原理
CMOS模拟开关混频电路是一种基于CMOS技术的混频电路，用于将两个不同频率的信号混合在一起。
该电路的主要原理是通过两个CMOS模拟开关，在不同的时
刻将两个输入信号接入一个输出电路。
具体的工作原理如下：
1. 输入信号1和输入信号2分别接入两个CMOS模拟开关的
控制端。
第一个开关负责控制输入信号1的通断，第二个开关负责控制输入信号2的通断。
2. 输出电路接入两个CMOS模拟开关的输出端，输出信号通
过两个开关的通断状态决定是输入信号1还是输入信号2。
3. 通过时序控制信号，控制两个CMOS模拟开关的开闭时间，使得两个输入信号能够按照一定的时间序列接入输出电路。
通过不断切换两个输入信号的通断状态，输出电路能够获得两个信号的混合信号。
这样，就实现了混频的功能。
CMOS模拟开关混频电路具有低功耗、低噪声和较高的动态
范围等优点，广泛应用于无线通信、雷达和音频设备等领域。
常用CMOS模拟开关引脚功能和工作原理
常用CMOS模拟开关引脚功能和工作原理CMOS（互补金属氧化物半导体）模拟开关是一种常用的电子元件，主要用于控制电路中的信号开关。
在实际应用中，CMOS模拟开关被广泛用于模拟信号处理、功率电子和高速数字电路等领域。
本文将重点介绍CMOS模拟开关的引脚功能和工作原理。
CMOS模拟开关的引脚功能可以分为控制引脚、输入引脚和输出引脚三类。
1.控制引脚：(1)使能引脚(EN)：控制开关的开关状态。
当使能引脚为高电平时，开关处于开启状态；当使能引脚为低电平时，开关处于关闭状态。
(2)控制引脚(CTRL)：用于控制开关的通断。
当控制引脚为高电平时，开关处于通道状态；当控制引脚为低电平时，开关处于断开状态。
2.输入引脚：CMOS模拟开关一般有两个输入引脚，分别为输入引脚A和输入引脚B。
这两个引脚用于输入模拟信号，并根据控制引脚的状态决定是否将信号传递到输出引脚。
当控制引脚为高电平时，如果输入引脚A为高电平，输入引脚B为低电平，则输出引脚会输出输入引脚A的信号（A→Y）；如果输入引脚A为低电平，输入引脚B为高电平，则输出引脚会输出输入引脚B的信号（B→Y）。
3.输出引脚：输出引脚用于输出控制引脚和输入引脚之间的信号。
当控制引脚为低电平时，输出引脚会将信号屏蔽，无输出；当控制引脚为高电平时，输出引脚会将输入引脚的信号输出。
CMOS模拟开关的工作原理：CMOS模拟开关的工作原理基于互补对称的MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的工作特性。
在CMOS模拟开关中，有两个MOSFET管子，一个被称为N通道MOSFET管子，另一个被称为P通道MOSFET管子。
这两个管子由控制引脚和使能引脚控制，以实现通断信号的控制。
当使能引脚为高电平时，开关进入开启状态，N通道MOSFET上的电源电压会使得沟道导通，而P通道MOSFET上的电源电压则使得沟道截流。
这样，输入引脚的信号可以通过N通道MOSFET的通道流到输出引脚，实现信号的传输。
模拟开关芯片原理
模拟开关芯片原理模拟开关芯片是一类集成电路，它们能够控制信号路径的连接与断开，类似于机械开关。
这些芯片通常由CMOS技术制造，因其低功耗和高速性能而广泛应用于各种电子系统中。
以下是模拟开关芯片工作原理的详细说明：1. 基本构造：晶体管：模拟开关芯片主要由金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFETs）构成。
这些晶体管作为开关元件，可以被控制在导通（ON）或截止（OFF）状态。
控制逻辑：芯片内部包含控制逻辑电路，用来接收外部控制信号，并根据这些信号来控制MOSFETs的状态。
2. 工作模式：导通状态：当控制信号使MOSFET的栅极电位高于阈值时，MOSFET导通，模拟信号可以通过MOSFET从输入端流向输出端。
截止状态：当控制信号使MOSFET的栅极电位低于阈值时，MOSFET截止，模拟信号无法通过，从而实现信号的隔离。
3. 开关速度：CMOS模拟开关的开关速度非常快，通常在纳秒级别。
这使得它们适合于高速数据采集和信号路由应用。
4. 阻抗特性：在导通状态下，模拟开关的输入输出阻抗通常很低，这有助于减少信号的衰减和失真。
在截止状态下，模拟开关的阻抗通常很高，以实现良好的隔离效果，防止信号泄漏。
5. 线性度和精度：模拟开关需要具备良好的线性度和精度，以确保信号的准确传输，特别是在模拟信号处理中。
6. 电源电压范围：CMOS模拟开关设计有一定的电源电压范围，只能在这个范围内正常工作。
超出这个范围可能会导致开关损坏。
7. 保护功能：许多模拟开关芯片还包括过压保护、短路保护等安全特性，以提高芯片在恶劣环境下的可靠性。
8. 应用：模拟开关芯片广泛应用于数据采集系统、模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的输入/输出切换、信号路由、滤波器设计等领域。
模拟开关芯片的设计考虑了多种参数，如开关速度、阻抗、线性度、电源电压范围和保护机制等，以满足不同应用场景的需求。
通过精确控制这些参数，工程师可以设计出高效、可靠的模拟信号处理系统。
cmos模拟电路基本电路详解
cmos模拟电路基本电路详解CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）模拟电路是一种常用的集成电路技术，它由互补的金属氧化物半导体材料构成，具有低功耗、高集成度和抗干扰能力强等优点。
本文将详解CMOS模拟电路的基本电路结构和工作原理。
一、CMOS模拟电路的基本结构CMOS模拟电路由两个互补的MOS（Metal-Oxide-Semiconductor）器件组成，分别是P型金属氧化物半导体（PMOS）和N型金属氧化物半导体（NMOS）。
PMOS器件是由P型半导体材料制成的，其基本结构包括P型半导体、控制门和源/漏极。
当控制门的电压为低电平时，PMOS器件导通；当控制门的电压为高电平时，PMOS器件截断。
NMOS器件是由N型半导体材料制成的，其基本结构包括N型半导体、控制门和源/漏极。
当控制门的电压为高电平时，NMOS器件导通；当控制门的电压为低电平时，NMOS器件截断。
CMOS模拟电路由PMOS和NMOS器件的组合构成，通过控制两者的导通与截断来实现电路的功能。
二、CMOS模拟电路的工作原理CMOS模拟电路的工作原理可以分为三个阶段：上电初始化、输入信号处理和输出信号传递。
1. 上电初始化阶段在上电初始化阶段，CMOS模拟电路的电源电压将被施加在电路上。
同时，电路中的电容和电阻等元件将被充电或放电，确保电路处于稳定的工作状态。
2. 输入信号处理阶段在输入信号处理阶段，CMOS模拟电路接收输入信号，并根据输入信号的电平来控制PMOS和NMOS器件的导通与截断。
当输入信号为高电平时，NMOS器件导通，PMOS器件截断；当输入信号为低电平时，NMOS器件截断，PMOS器件导通。
通过这种方式，CMOS模拟电路实现了输入信号的处理。
3. 输出信号传递阶段在输出信号传递阶段，CMOS模拟电路将根据输入信号的处理结果，产生对应的输出信号。
输出信号的电平取决于PMOS和NMOS器件的导通与截断情况。
常用模拟开关芯片型号与功能和应用介绍
二、常用的CMOS模拟开关集成电路
在模拟开关的集成过程中，晶体三极管和场效应 晶体管均可用来做模拟开关的有源器件，实际上，由 于场效应晶体管特性的对称性不存在残余电压等优点， 所以在模拟开关中用的最多的还是场效应晶体管。
• 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。
16 S1 15 D1 14 S2 13 D2 12 S3 11 D3 10 S4 9 D4
芯片中无译码器，
四个通道开关都有 各自的控制端。
图3.6 AD7510芯片
防闩锁型介质隔离CMOS开关，可提供最高超出电源电压 ±25 V的过压保护,低导通电阻75Ω，低泄漏电流500pA。
优点： 每一个开关可单独通断，也可同时通断， 使用方式比较灵活。
特点
● 低导通电阻，Ron 典型值为 5Ω。 ● 高带宽，Bw 典型值为 570MHz。 ● 支持视频信号，支持低速、全速和高速 USB 信号。 ● 切换快速，Ton/Toff 典型值小于 5nS。 ● ESD 支持 4KV HBM。 ● CH440 和 CH444 提供全局使能引脚，多通道模拟开 关统一使能、统一切换。
◆ 高压模拟开关采用全数字电路，时间为数字拨
码设置，可实现模拟断路器跳合闸时间设置、三相/分 相操作选择、输入信号逻辑控制等作用，从而模拟断 路器的跳、合闸动作。
◆ 高压模拟开关可以模拟分相操作断路器，也可
模拟三相操作断路器，跳合闸阻抗选择为400欧、200 欧、110欧任意选择，当模拟分相操作断路器时，其跳 合闸输入端子分别为A合、A跳、B合、B跳、C合、C跳； 当模拟三相操作断路器时，其跳合闸输入端子为三跳、
cmos模拟电路基本电路详解
cmos模拟电路基本电路详解CMOS模拟电路是一种基于CMOS技术的电路设计方法，它具有低功耗、高集成度、高可靠性等优点，在现代电子设备中得到广泛应用。
本文将详细介绍CMOS模拟电路的基本电路结构和工作原理。
一、CMOS模拟电路的基本电路结构CMOS模拟电路由三个基本单元构成：输入电路、放大电路和输出电路。
输入电路负责将外部的模拟信号转换为数字信号，放大电路将数字信号放大为模拟信号，输出电路将模拟信号输出到外部。
1. 输入电路输入电路通常由输入电阻、差动对和电流镜组成。
输入电阻用于接收外部模拟信号，差动对将输入信号进行差分放大，电流镜则用来提供差分对的偏置电流。
2. 放大电路放大电路是CMOS模拟电路的核心部分，它负责将输入信号放大。
放大电路通常由差动放大器和级联的共源极放大器组成。
差动放大器将输入信号进行差分放大，共源极放大器对差动放大器的输出信号进行进一步放大。
3. 输出电路输出电路负责将放大后的模拟信号输出到外部。
输出电路通常由输出级和负载电阻组成。
输出级将放大后的信号进行电压变换，负载电阻用于限制电流大小。
二、CMOS模拟电路的工作原理CMOS模拟电路的工作原理是利用MOS管的导通和截止特性来实现不同信号的放大和处理。
1. 差动放大器的工作原理差动放大器是CMOS模拟电路的核心，它通过差分放大器将输入信号进行放大。
当输入信号到达差动对时，MOS管的导通和截止状态将决定输出信号的大小。
当输入信号的电压高于某个阈值时，一个MOS管导通，另一个截止，输出信号为高电平；当输入信号的电压低于阈值时，两个MOS管的导通和截止状态相反，输出信号为低电平。
通过这种方式，差动放大器可以将输入信号放大。
2. 共源极放大器的工作原理共源极放大器是放大电路的第二级，它对差动放大器的输出信号进行进一步放大。
共源极放大器利用MOS管的电流放大特性，通过改变输入信号的电流大小来实现信号的放大。
当输入信号的电压高于阈值时，MOS管导通，电流增大，输出信号放大；当输入信号的电压低于阈值时，MOS管截止，电流减小，输出信号减小。
CMOS工作原理及应用
CMOS工作原理及应用CMOS工作原理是基于PMOS和NMOS晶体管的特性，在应用与功耗方面有独特的优势。
在CMOS逻辑电路中，PMOS晶体管的源极连接到正电源，NMOS晶体管的源极连接到地线。
当输入信号为低电平时，NMOS晶体管导通，PMOS晶体管截止，输出接近高电平；当输入信号为高电平时，PMOS晶体管导通，NMOS晶体管截止，输出接近低电平。
由于CMOS电路中的晶体管只有在输入时才消耗电能，在不消耗电能的情况下，减少了功耗，同时由于CMOS技术的抗噪性强，使得信号可以更准确地被放大和传输。
CMOS技术的应用非常广泛。
其中最典型的应用之一是数字集成电路，如微处理器，存储器等。
CMOS数字集成电路能够在相对较低的电压下工作，从而减小功耗，并可在快速切换模式下实现高速数据处理。
CMOS技术还广泛应用于模拟集成电路，如放大器，滤波器等。
CMOS模拟集成电路能够提供较高的线性度和较低的噪声性能。
此外，CMOS技术还应用于射频集成电路、传感器、光学器件等领域。
CMOS技术的优势还包括低功耗、高速度和集成度高。
由于CMOS电路只在输入变化时才消耗功率，因此相比于传统的TTL（Transistor-Transistor Logic）电路，CMOS电路具有更低的功耗。
同时，CMOS电路的开关速度很高，因此能够处理更高频率的信号。
此外，由于CMOS制程中融合了不同的功能单元，CMOS集成电路的集成度非常高，可以在小型封装中实现复杂的功能。
总之，CMOS技术在现代集成电路设计中有着重要的地位。
CMOS工作原理的优势在于低功耗、高速度和抗噪性高，使得CMOS技术被广泛应用于数字和模拟集成电路、射频集成电路等领域。
随着科技的不断进步，CMOS技术还将继续发展，推动着集成电路技术的创新和应用的广泛发展。
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，它不象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。
一、常用CMOS模拟开关引脚功能和工作原理1.四双向模拟开关CD4066CD4066 的引脚功能如图1所示。
每个封装内部有4个独立的模拟开关，每个模拟开关有输入、输出、控制三个端子，其中输入端和输出端可互换。
当控制端加高电平时，开关导通；当控制端加低电平时开关截止。
模拟开关导通时，导通电阻为几十欧姆；模拟开关截止时，呈现很高的阻抗，可以看成为开路。
模拟开关可传输数字信号和模拟信号，可传输的模拟信号的上限频率为40MHz。
各开关间的串扰很小，典型值为－50dB。
2.单八路模拟开关CD4051CD4051 引脚功能见图2。
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。
其真值表见表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。
例如，若模拟开关的供电电源VDD=＋5V， VSS=0V，当VEE=－5V时，只要对此模拟开关施加0～5V的数字控制信号，就可控制幅度范围为－5V～＋5V的模拟信号。
表13.双四路模拟开关CD4052CD4052的引脚功能见图3。
CD4052相当于一个双刀四掷开关，具体接通哪一通道，由输入地址码AB来决定。
其真值表见表2。
4.三组二路模拟开关CD4053CD4053的引脚功能见图4。
CD4053内部含有3组单刀双掷开关，3组开关具体接通哪一通道，由输入地址码ABC来决定。
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常用CMOS模拟开关功能和原理（4066，4051-53）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,它不象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。
一、常用CMOS模拟开关引脚功能和工作原理1.四双向模拟开关CD4066CD4066的引脚功能如图1所示。
每个封装内部有4个独立的模拟开关,每个模拟开关有输入、输出、控制三个端子,其中输入端和输出端可互换。
当控制端加高电平时,开关导通;当控制端加低电平时开关截止。
模拟开关导通时,导通电阻为几十欧姆;模拟开关截止时,呈现很高的阻抗,可以看成为开路。
模拟开关可传输数字信号和模拟信号,可传输的模拟信号的上限频率为40MHz。
各开关间的串扰很小,典型值为－50dB。
2.单八路模拟开关CD4051CD4051引脚功能见图2。
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。
其真值表见表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。
例如,若模拟开关的供电电源VDD=＋5V,VSS=0V,当VEE=－5V时,只要对此模拟开关施加0～5V的数字控制信号,就可控制幅度范围为－5V～＋5V的模拟信号。
表1输入状态接通通道INH C B A0 0 0 0 “0”0 0 0 1 “1”0 0 1 0 “2”0 0 1 1 “3”0 1 0 0“4”0 1 01 “5”0 1 1 0“6”0 11 1“7”1 均不接通3.双四路模拟开关CD4052CD4052的引脚功能见图3。
CD4052相当于一个双刀四掷开关,具体接通哪一通道,由输入地址码AB来决定。
其真值表见表2。
表2输入状态接通通道INH B A0 0 0 “0”X、“0”Y0 0 1 “1”X、“1”Y0 1 0 “2”X、“2”Y0 1 1 “3”X、“3”Y1 均不接通4.三组二路模拟开关CD4053CD4053的引脚功能见图4。
CD4053内部含有3组单刀双掷开关,3组开关具体接通哪一通道,由输入地址码ABC来决定。
其真值表见表3。
表3输入状态接通通道INH C B A0 0 0 0 cX、bX、aX0 0 0 1 cX、bX、aY0 0 1 0 cX、bY、aX0 0 1 1 cX、bY、aY0 1 0 0 cY、bX、aX0 1 0 1 cY、bX、aY0 1 1 0 cY、bY、aX0 1 1 1 cY、bY、aY1 均不接通5.十六路模拟开关CD4067CD4067的引脚功能见图5。
CD4067相当于一个单刀十六掷开关,具体接通哪一通道,由输入地址码ABCD来决定。
其真值表见表4。
表4D C B A INH 接通通道0 0 0 0 0 “0”0 0 0 1 0 “1”0 0 1 0 0 “2”0 0 1 1 0 “3”0 1 0 0 0 “4”0 1 0 1 0 “5”0 1 1 0 0 “6”0 1 1 1 0 “7”1 0 0 0 0 “8”1 0 0 1 0 “9”1 0 1 0 0 “10”1 0 1 1 0 “11”1 1 0 0 0 “12”1 1 0 1 0 “13”1 1 1 0 0 “14”1 1 1 1 0 “15”1 均不接通二、典型应用举例1.单按钮音量控制器单按钮音量控制器电路见图6。
VMOS管VT1作为一个可变电阻并接在音响装置的音量电位器输出端与地之间。
VT1的D极和S极之间的电阻随VGS成反比变化,因此控制VGS就可实现对音量大小的控制。
VT1的G极接有3个模拟开关S1～S3和一个100μF的电容,其中100μF电容起电压保持作用。
由于VMOS管的G极和S极之间的电阻极高,故100μF电容上的电压可长时间基本保持不变。
模拟开关S1为电容提供充电回路,当S1导通时,电源通过S1给电容充电,电容上电压不断增高,使VT1导通电阻越来越小,使音量也越来越小。
模拟开关S2为电容提供放电回路,当S2导通时,电容通过S2放电,电容上电压不断下降,使音量越来越大。
模拟开关S3起开机音量复位作用,开机时,电源在S3控制端产生一短暂的正脉冲,使S3导通,由于与S3连接的电阻较小,故使电容很快充到一定的电压,使起始音量处于较小的状态。
F1～F6及其外围元件组成长短脉冲识别电路。
静态时,F1、F2输入为高电平,当较长时间按压按钮开关AN时,F4输出变高,经100k电阻给3.3μF电容充电,当充电电压超过CMOS 门转换电压时,F5输出由高变低,F6输出由低变高,模拟开关S2导通,100μF电容放电,音量变大。
与此同时,F1输出也变高,也给电容充电,但F1输出的一次正跳变不足以使电容上电压超过转换电压,故F2输出仍为高电平,F3输出低电平,模拟开关S1保持截止。
当连续按动按钮开关AN 时,F4输出也不断变化,输出为高时,给电容充电,而输出变低时,电容又很快通过二极管VD3放电,故电容上电压总是达不到转换电压,因此F6输出一直为低。
而此时F1输出连续高低变化,经二极管整流不断给电容充电,使3.3μF电容上电压迅速达到转换电压,F2输出变低,F3输出变高,模拟开关S1导通,给电容充电,音量变小。
由此,利用一只按钮开关,实现了对音量的大小控制。
2.四路视频信号切换器四路视频信号切换器电路见图7。
“与非”门YF3、YF4组成脉冲振荡器,振荡频率由100k电位器调节。
若嫌调节范围不够,可适当更换0.47μF 电容和100k电阻。
脉冲振荡器受YF1、YF2组成的双稳态电路的控制,按S1时,YF1输出低电平,脉冲振荡器停振;按S2时,YF1输出高电平,脉冲振荡器开始振荡。
脉冲振荡器的输出作为CD4017十进制计数器的时钟,使Y0～Y3依次出现高电平,相应的四个模拟开关依次导通,由Vi1～Vi4输入的视频信号被依次切换至输出端,完成了四路视频信号的切换。
显然,增加一片CD4066可做成八路视频信号切换器,相应地,由Y0～Y7进行模拟开关控制,Y8连至Cr。
依此类推,可做成更多路数的视频信号切换器。
而且,输入、输出也可以是其它形式的信号。
如要求视频、音频信号同传,则并接上相应数量的模拟开关即可。
3.数控电阻网络图8示出数字控制电阻网络电阻值大小的电路。
在图8中,CD4066的四个独立开关分别并接在四个串接电阻上,电阻的值是按二进制位权关系选择的。
当某个开关接通时,并接在该开关上的电阻被短路,此处假设该电阻阻值R RON（RON为模拟开关的导通电阻）;当某个开关断开时,电阻两端阻值仍保持原阻值不变,此处假设该电阻阻值R ROFF（ROFF为模拟开关断开时的电阻）。
四个开关的控制端由四位二进制数A、B、C、D控制,因此,在A、B、C、D端输入不同的四位二进制数,可控制电阻网络的电阻变化,并从其上获得2～16种不同的电阻值。
按图8所给的电阻值,该电阻网络所对应的16种阻值列于表5中。
表5输入二进制数电阻值(MΩ)D C B A0 0 0 0 3.750 0 0 1 3.500 0 1 0 3.250 0 1 1 3.000 1 0 0 2.750 1 0 1 2.500 1 1 0 2.250 1 1 1 2.000 0 0 0 1.751 0 0 1 1.501 0 1 0 1.251 0 1 1 1.001 1 0 0 0.751 1 0 1 0.501 1 1 0 0.251 1 1 1 4×RON≈2kΩ4.音量调节电路音量调节电路见图9。
音频信号由Vi端输入,经分压电阻R11和隔直电容加到由R1～R10构成的加／减电阻网络。
CD40192为十进制加／减计数器,“与非”门YF3、YF4构成低频振荡器,“与非”门YF1、YF2分别为加计数端CPU和减计数端CPD的计数闸门。
当D1端为高电平时,闸门YF1开通,低频脉冲经YF1加到CD40192的CPU端,使其作加法计数,输出端Q0～Q3数据增大,使16路模拟开关的刀向低端转换,顺序接通R1～R10,接通的电阻增大,经与R11分压后,使输出音频信号Vo增大;当D2端为高电平时,闸门YF2开通,低频脉冲经YF2加到CD40192的CPD端,使其作减法计数,输出端Q0～Q3数据减小,使16路模拟开关的刀向高端转换,顺序接通R10～R1,接通的电阻减小,经与R11分压后,使输出音频信号Vo减小。
CD4051 CD4052 CD4053中文资料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。
CD4052/CC4052是一个差分4通道数字控制模拟开关，有A、B两个二进制控制输入端和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峰值至20V的模拟信号。
例如，若V DD=+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，所有通道截止。
二位二进制输入信号选通4对通道中的一通道，可连接该输入至输出。
CD4053/CC4053是三2通道数字控制模拟开关，有三个独立的数字控制输入端A、B、C和INH输入，具有低导通阻抗和低的截止漏电流。
幅值为4.5～20V的数字信号可控制峰-峰值至20V的数字信号。
例如若VDD＝+5，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，所有通道截止。
控制输入为高电平时，“0”通道被选，反之，“1”通道被选。