多路复用器和模拟开关.docx

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，典型值为一50dB2.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 多路开关可传输峰一峰值达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 度范围为一5V〜+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来决定二、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100 uF 的电容，其中100 uF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100 uF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3.3 uF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，100 uF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3.3 UF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 率由100k电位器调节若嫌调节范围不够，可适当更换0.47 UF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. 数控电阻网络数字控制电阻网络电阻值大小的电路如下图所示图中，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4. 音量调节电路音量调节电路如下图所示音频信号由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。