多路复用器和模拟开关

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时间:2019-10-25

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1、多路复用器和模拟开关多路复用器(MULTIPLEXER也称为数据选择器)是用来选择数字信号通路的;模拟开关是传递模拟信号的,因为数字信号也是由高低两个模拟电压组成的,所以模拟开关也能传递数字信号。在CMOS多路复用器中,因为其数据通道也是模拟开关结构,所以也能用于选择多路模拟信号。但是TTL的多路复用器就不能选择模拟信号.。用CMOS的多路复用器或模拟开关传递模拟信号时要注意:模拟信号的变化值必须在正负电源电压之间,譬如要传递有正负半周的正弦波时,必须使用正负电源且电源电压大于传递的模拟信号峰值,这时其控制或地址信号必须以负电源电压为0,而以正电源

2、电压为1;或者用单电源供电,而使模拟信号的变化中值在1/2电源电压上,传递之后再恢复到原来的值。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的引脚功能如下图所示。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-50d

3、B。2.单八路模拟开关CD4051CD4051引脚功能如下图所示。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。“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

4、-5V~+5V的模拟信号。3.双四路模拟开关CD4052CD4052的引脚功能如下图所示。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。4.三组二路模拟开关CD4053CD4053的引脚功能如下图所示。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。5.十六路模拟开关CD4067CD4067的引脚功能如图所示。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。一、CMOS模拟开关典型应用举例1.单按钮音量控制器单按钮音量控制器电路如下图所示。

5、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

6、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

7、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。2.四路视频信号切换器四路视频信号切换器电路如下图所示。“与非”门YF3、YF4组成脉冲振荡器,振荡频率

8、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

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