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1、集成模拟开关及其应用模拟开关是一种三稳态电路,它可以根据选通端的电平,决定输人端与输出端的状态。当选通端处在选通状态时,输出端的状态取决于输人端的状态;当选通端处于截止状态时,则不管输人端电平如何,输出端都呈高阻状态。模拟开关在电子设备中主要起接通信号或断开信号的作用。由于模拟开关具有功耗低、速度快、无机械触点、体积小和使用寿命长等特点,因而,在自动控制系统和计算机中得到了广泛应用。一、模拟开关的电路组成及工作原理模拟开关电路由两个或非门、两个场效应管及一个非门组成,如图一所示。模拟开关的真值表见表一。
2、 表一EAB10011100高阻状态01高用状态模拟开关的工作原理如下:当选通端E和输人端A同为1时,则S2端为0,S1端为1,这时VT1导通,VT2截止,输出端B输出为1,A=B,相当于输入端和输出端接通。当选通E为0时,而输人端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,也相当于输人端和输出端接通。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;
3、当输人端A为低电平时,模拟开关关闭,停止传送信息。二、常用的CMOS模拟开关集成电路根据电路的特性和集成度的不同,MOS模拟开关集成电路可分为很多种类。现将常用的模拟开关集成电路的型号、名称及特性列入表二中。表二常用的模拟开关类别型号名称特点模拟开关CD4066四双向模拟开关四组独立开关,双向传输多路模拟开关CD40518选1模拟开关电平位移,双向传输,地址选择CD4052双4选1模拟开关电平位移,双向传输,地址选择CD4053三路2组双向模拟开关电平位移,双向传输,地址选择CD4067单16通道模拟开
4、关电平位移,双向传输,地址选择CD4097双8通道电路模拟开关电平位移,双向传输,地址选择CD4529双四路或单八路模拟开关电平位移,双向传输,地址选择三、CD4066模拟开关集成电路的应用举例CMOS四路双向开关CD4066B一般说明:CD4066B是一个为模拟/数字信号的转换或多路复用设计的四路双向开关.它和CD4016B的引脚相兼容,但是拥有一个更低的导通电阻.此外,在整个输入信号范围内,导通电阻是一个常量.CD4066B包含四路独立控制的双向开关.一个开关中的P型MOSFET和n型MOSFET控
5、制信号的导通和关断..如图1所示,开关打开时,n型沟道电位取决于输入电压,开关关闭时,取决于VSS.这种结构消除了带输入信号的开关晶体管门限电压的变化,因此,在整个作业信号范围内,要保持导通电阻为低.与单信道开关相比,其优势包括输入信号峰值摆幅等于整个电源电压加上输入信号范围内导通阻抗常量.然而,对于采样和保持的应用,推荐使用CD4016B.特性: 15-V或±7.5-V峰峰值切换15V时,125Ω典型导通电阻在15V信号输入范围内开关开态电阻变化不超过5Ω导通电阻在整个峰峰值信号范围保持平坦高开关频率
6、:80Db典型值为fis=10kHz,RL=1kΩ高线性度:<0.5%失真典型值为fis=1kHz,Vis=5Vp-p,VDD–VSS≥10V,RL=10kΩ超低关断漏电流,因此具有低偏置电流和高效关断电阻,典型漏电流:10pA在VDD–VSS=10V,TA=25°C超高控制输入阻抗(控制电路与信号电路隔离):典型值为1012Ω开关之间低串扰:典型值为–50dB在fis=8MHz,RL=1kΩ控制输入到信号输出间具有匹配电容:以减少输出信号的瞬态响应频率响应,开关导通=40MHz(典型值)在20V时,1
7、00%测试静态电流5-V,10-V,和15-V参数额定值适合于所有的JEDEC第13B号实验标准要求,特别是B系列CMOS器件的种类应用:-模拟信号开关/多路复用器:门控信号,调节器,噪声抑制电路,解调器,断路器,整流开关-数字信号开关/多路复用器-传输-门逻辑的实现-模拟-数字和数字-模拟转换-频率,电阻,相位,模拟信号增益的数字式控制CD4066是一种双向模拟开关,在集成电路内有4个独立的能控制数字及模拟信号传送的模拟开关。每个开关有一个输人端和一个输出端,它们可以互换使用,还有一个选通端(又称控制
8、端),当选通端为高电平时,开关导通;当选通端为低电平时,开关截止。使用时选通端是不允许悬空的。下面介绍CD4066模拟开关的两个应用实例。1.采样信号保持电路采样信号保持电路如图二所示。 图二采样信号保持电路模拟信号Ui从运算放大器的同相输人端输人。当模拟开关控制端为高电平时,模拟开关导通,电容C被充电至Ui,这个过程叫做输人信号的采样。当采样结束时,使模拟开关控制端为低电平,模拟开关断开。由于模拟开关断开时的电阻高达100M以上,