標題: 常用CMOS模擬開關引腳功能和工作原理 [打印本頁]
作者: 51黑科技    時間: 2016-2-4 01:55
標題: 常用CMOS模擬開關引腳功能和工作原理
    開關在電路中起接通信號或斷開信號的作用。CMOS模擬開關是一種可控開關，它不象繼電器那樣可以用在大電流、高電壓場合，只適于處理幅度不超過其工作電壓、電流較小的模擬或數(shù)字信號。
一、常用CMOS模擬開關引腳功能和工作原理
　　1.四雙向模擬開關CD4066
　　CD4066 每個封裝內(nèi)部有4個獨立的模擬開關，每個模擬開關有輸入、輸出、控制三個端子，其中輸入端和輸出端可互換。當控制端加高電平時，開關導通；當控制端加低電平時開關截止。模擬開關導通時，導通電阻為幾十歐姆；模擬開關截止時，呈現(xiàn)很高的阻抗，可以看成為開路。模擬開關可傳輸數(shù)字信號和模擬信號，可傳輸?shù)哪M信號的上限頻率為40MHz。各開關間的串擾很小，典型值為－50dB。
2.單八路模擬開關CD4051
CD4051相當于一個單刀八擲開關，開關接通哪一通道，由輸入的3位地址碼ABC來決定。其真值表見表1�！癐NH”是禁止端，當 “INH”=1時，各通道均不接通。此外，CD4051還設有另外一個電源端VEE，以作為電平位移時使用，從而使得通常在單組電源供電條件下工作的 CMOS電路所提供的數(shù)字信號能直接控制這種多路開關，并使這種多路開關可傳輸峰－峰值達15V的交流信號。例如，若模擬開關的供電電源VDD=＋5V， VSS=0V，當VEE=－5V時，只要對此模擬開關施加0～5V的數(shù)字控制信號，就可控制幅度范圍為－5V～＋5V的模擬信號。
表1
輸入狀態(tài)
接通通道
INH
C
B
A
0
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
0
1
“5”
0
1
1
0
“6”
0
1
1
1
“7”
1



均不接通

　　3.雙四路模擬開關CD4052
　　CD4052的引腳功能見圖3。CD4052相當于一個雙刀四擲開關，具體接通哪一通道，由輸入地址碼AB來決定。其真值表見表2。
表2

  
輸入狀態(tài)
接通通道
INH
B
A
0
0
0
“0”X、“0”Y
0
0
1
“1”X、“1”Y
0
1
0
“2”X、“2”Y
0
1
1
“3”X、“3”Y
1


均不接通

  
　　4.三組二路模擬開關CD4053
　　CD4053的引腳功能見圖4。CD4053內(nèi)部含有3組單刀雙擲開關，3組開關具體接通哪一通道，由輸入地址碼ABC來決定。其真值表見表3。
表3

  
輸入狀態(tài)
接通通道
INH
C
B
A
0
0
0
0
cX、bX、aX
0
0
0
1
cX、bX、aY
0
0
1
0
cX、bY、aX
0
0
1
1
cX、bY、aY
0
1
0
0
cY、bX、aX
0
1
0
1
cY、bX、aY
0
1
1
0
cY、bY、aX
0
1
1
1
cY、bY、aY
1



均不接通

  
　　5.十六路模擬開關CD4067
　　CD4067的引腳功能見圖5。CD4067相當于一個單刀十六擲開關，具體接通哪一通道，由輸入地址碼ABCD來決定。其真值表見表4。
表4

  
D
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、典型應用舉例
　　1.單按鈕音量控制器
　　單按鈕音量控制器電路見圖6。VMOS管VT1作為一個可變電阻并接在音響裝置的音量電位器輸出端與地之間。VT1的D極和S極之間的電阻隨VGS成反比變化，因此控制VGS就可實現(xiàn)對音量大小的控制。VT1的G極接有3個模擬開關S1～S3和一個100μF的電容，其中100μF電容起電壓保持作用。由于 VMOS管的G極和S極之間的電阻極高，故100μF電容上的電壓可長時間基本保持不變。模擬開關S1為電容提供充電回路，當S1導通時，電源通過S1給電容充電，電容上電壓不斷增高，使VT1導通電阻越來越小，使音量也越來越小。模擬開關S2為電容提供放電回路，當S2導通時，電容通過S2放電，電容上電壓不斷下降，使音量越來越大。模擬開關S3起開機音量復位作用，開機時，電源在S3控制端產(chǎn)生一短暫的正脈沖，使S3導通，由于與S3連接的電阻較小，故使電容很快充到一定的電壓，使起始音量處于較小的狀態(tài)。F1～F6及其外圍元件組成長短脈沖識別電路。靜態(tài)時，F(xiàn)1、F2輸入為高電平，當較長時間按壓按鈕開關AN時，F(xiàn)4輸出變高，經(jīng)100k電阻給3.3μF電容充電，當充電電壓超過CMOS門轉(zhuǎn)換電壓時，F(xiàn)5輸出由高變低，F(xiàn)6輸出由低變高，模擬開關S2導通，100μF電容放電，音量變大。與此同時，F(xiàn)1輸出也變高，也給電容充電，但F1輸出的一次正跳變不足以使電容上電壓超過轉(zhuǎn)換電壓，故F2輸出仍為高電平，F(xiàn)3輸出低電平，模擬開關S1保持截止。當連續(xù)按動按鈕開關AN時，F(xiàn)4輸出也不斷變化，輸出為高時，給電容充電，而輸出變低時，電容又很快通過二極管VD3放電，故電容上電壓總是達不到轉(zhuǎn)換電壓，因此F6輸出一直為低。而此時F1輸出連續(xù)高低變化，經(jīng)二極管整流不斷給電容充電，使 3.3μF電容上電壓迅速達到轉(zhuǎn)換電壓，F(xiàn)2輸出變低，F(xiàn)3輸出變高，模擬開關S1導通，給電容充電，音量變小。由此，利用一只按鈕開關，實現(xiàn)了對音量的大小控制。
　　2.四路視頻信號切換器
　　四路視頻信號切換器電路見圖7�！芭c非”門YF3、YF4組成脈沖振蕩器，振蕩頻率由100k電位器調(diào)節(jié)。若嫌調(diào)節(jié)范圍不夠，可適當更換0.47μF電容和100k電阻。脈沖振蕩器受YF1、YF2組成的雙穩(wěn)態(tài)電路的控制，按S1時，YF1輸出低電平，脈沖振蕩器停振；按S2時，YF1輸出高電平，脈沖振蕩器開始振蕩。脈沖振蕩器的輸出作為CD4017十進制計數(shù)器的時鐘，使Y0～Y3依次出現(xiàn)高電平，相應的四個模擬開關依次導通，由Vi1～Vi4輸入的視頻信號被依次切換至輸出端，完成了四路視頻信號的切換。顯然，增加一片CD4066可做成八路視頻信號切換器，相應地，由Y0～Y7進行模擬開關控制，Y8連至Cr。依此類推，可做成更多路數(shù)的視頻信號切換器。而且，輸入、輸出也可以是其它形式的信號。如要求視頻、音頻信號同傳，則并接上相應數(shù)量的模擬開關即可。
　　3.數(shù)控電阻網(wǎng)絡
　　圖8示出數(shù)字控制電阻網(wǎng)絡電阻值大小的電路。在圖8中，CD4066的四個獨立開關分別并接在四個串接電阻上，電阻的值是按二進制位權關系選擇的。當某個開關接通時，并接在該開關上的電阻被短路，此處假設該電阻阻值RRON （RON為模擬開關的導通電阻）；當某個開關斷開時，電阻兩端阻值仍保持原阻值不變，此處假設該電阻阻值RROFF（ROFF為模擬開關斷開時的電阻）。四個開關的控制端由四位二進制數(shù)A、B、C、D控制，因此，在A、B、C、D端輸入不同的四位二進制數(shù)，可控制電阻網(wǎng)絡的電阻變化，并從其上獲得 2～16種不同的電阻值。按圖8所給的電阻值，該電阻網(wǎng)絡所對應的16種阻值列于表5中。
表5
輸入二進制數(shù)
電阻值(MΩ)
D
C
B
A
0
0
0
0
3.75
0
0
0
1
3.50
0
0
1
0
3.25
0
0
1
1
3.00
0
1
0
0
2.75
0
1
0
1
2.50
0
1
1
0
2.25
0
1
1
1
2.00
0
0
0
0
1.75
1
0
0
1
1.50
1
0
1
0
1.25
1
0
1
1
1.00
1
1
0
0
0.75
1
1
0
1
0.50
1
1
1
0
0.25
1
1
1
1
4×RON≈2kΩ

  　　4.音量調(diào)節(jié)電路
　　音量調(diào)節(jié)電路見圖9。音頻信號由Vi端輸入，經(jīng)分壓電阻R11和隔直電容加到由R1～R10構(gòu)成的加／減電阻網(wǎng)絡。CD40192為十進制加／減計數(shù)器，“與非”門YF3、YF4構(gòu)成低頻振蕩器，“與非”門YF1、YF2分別為加計數(shù)端CPU和減計數(shù)端CPD的計數(shù)閘門。
　　當D1端為高電平時，閘門YF1開通，低頻脈沖經(jīng)YF1加到CD40192的CPU端，使其作加法計數(shù)，輸出端Q0～Q3數(shù)據(jù)增大，使16路模擬開關的刀向低端轉(zhuǎn)換，順序接通R1～R10，接通的電阻增大，經(jīng)與R11分壓后，使輸出音頻信號Vo增大；當D2端為高電平時，閘門YF2開通，低頻脈沖經(jīng)YF2加到CD40192的CPD端，使其作減法計數(shù)，輸出端Q0～Q3數(shù)據(jù)減小，使16路模擬開關的刀向高端轉(zhuǎn)換，順序接通R10～R1，接通的電阻減小，經(jīng)與R11分壓后，使輸出音頻信號Vo減小。




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