常用模拟开关芯片型号与功能和应用介绍

组会报告专业：电子与通信工程姓名：张威威2015年4月18日一、模拟开关的电路组成及工作原理二、常用的ＣＭＯＳ模拟开关集成电路三、模拟开关集成电路的应用一、模拟开关的电路组成及工作原理模拟开关，英文名Analogswitches；主要是完成信号链路中的信号切换功能。采用MOS管的开关方式实现了对信号链路关断或者打开；由于其功能类似于开关，而用模拟器件的特性实现，成为模拟开关。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，则不管输入端电平如何，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。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。EAB10011100高阻状态01高阻状态表一模拟开关的工作原理如下：当选通端Ｅ和输入端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。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。1.无译码器的多路开关开关类型：TL182C，AD7510，AD7511，AD7512等。12345678910111213141516S1S2S3S4D1A1A2D2D3A3D4A4USSUDDGNDNC图3.6AD7510芯片芯片中无译码器，四个通道开关都有各自的控制端。防闩锁型介质隔离CMOS开关，可提供最高超出电源电压±25V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。缺点：引脚较多，使得片内所集成的开关较少。当巡回检测点较多时，控制复杂。四双向模拟开关CD4066•CD4066的每个封装内部有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，导通电阻为几十欧姆；当控制端加低电平时开关截止呈现很高的阻抗，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。CD4066引脚功能图2.有译码器的多路开关⑴AD7501（AD7503）...电平转换译码驱动OUTENA1A2A0S8S1USSUDD(-15V)(+15V)地12345678910111213141516A1GNDENA2S8S1S23S5S6S4S7SOUTUDDUSSA0AD7501...图3.7AD7501（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3.1AD7501真值表A2A1A0EN导通00001111×00110011×01010101×11111111012345678无AD7503除EN端的控制逻辑电平相反外,其它与AD7501相同。⑵AD7502电平转换ENA1A0UDD(+15V)12345678910111213141516A1GNDENS8S1S23S5S6S4S7SOUTUDDUSSA0AD7502OUT(1～4)(5～8)......译码驱动OUTS8S1USS(-15V)地SS45OUT图3.8AD7502芯片结构及引脚功能表3.2AD7502真值表A1A0EN接通通道0011×0101×111101和52和63和74和8无注意：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。•“INH”是禁止端，当“INH”=1时，各通道均不接通。•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。CD4051引脚功能图电平转换译码驱动S1UDD(-15V)(+15V)地S4S5S0S2S6S7S3INHCBAUEE12345678910111213141516Sm12345678910111213141516GNDS1S23S5S6S4S7SUDDCD4501S0ABCSmINHUEEIN/OUT(OUT/IN)IN/OUTIN/OUT{{图3.9CD4501芯片结构及引脚功能CD4051通道选择真值表输入状态接通通道INHCBA0000“0”0001“1”0010“2”0011“3”0100“4”0101“5”0110“6”0111“7”1均不接通双四路模拟开关CD4052•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。UDD(-15V)(+15V)地UEE8111612345712131415电平转换译码驱动INH6B9A10Y(OUT/IN)X(OUT/IN)X(IN/OUT)Y(IN/OUT)12345678910111213141516GNDUDDCD4502ABINHUEE(IN/OUT)Y(OUT/IN)YY(IN/OUT)(IN/OUT)X(OUT/IN)XX(IN/OUT){{}}图3.10CD4502芯片结构及引脚功能CD4052通道选择真值表输入状态接通通道INHBA000“0”X、“0”Y001“1”X、“1”Y010“2”X、“2”Y011“3”X、“3”Y1均不接通三组二路模拟开关CD4053•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。CD4053通道选择真值表输入状态接通通道INHCBA0000cX、bX、aX0001cX、bX、aY0010cX、bY、aX0011cX、bY、aY0100cY、bX、aX0101cY、bX、aY0110cY、bY、aX0111cY、bY、aY1均不接通十六路模拟开关CD4067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。INH为“1”时断开所有通道的接通。CD4067接通选择真值表DCBAINH接通通道00000“0”00010“1”00100“2”00110“3”01000“4”01010“5”01100“6”01110“7”10000“8”10010“9”10100“10”10110“11”11000“12”11010“13”11100“14”11110“15”1均不接通高压型模拟开关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特性◆模拟断路器可模拟跳闸和合闸时间，时间设置为拨码开关设置，精度高。跳闸时间设置范围为20-200ms，合闸时间设置范围为20-100ms。◆模拟断路器跳合闸电源电压为DC220V和DC110V两档，试验前必须选择好电压和输入电压一致。◆在模拟回路中设有继电器A、B、C各输出一组转换触点，动断触点闭合或断开触点断开的触点和操作电源完全隔离，可和微机型继电保护试验设备进行配合。◆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、三合。另外，面板上还设有手动合闸和手动跳闸按钮，并设有跳合闸信号灯，分别为A合、B合、C合三个红色信号灯和A跳、B跳、C跳三个绿色信号灯，在模拟三相操作断路器时，A、B、C三相信号灯同时明灭。高压模拟开关技术参数1.跳闸时间选择：20-100ms2.供电电源AC200V±10%3.跳合闸操作为电源电压：DC220V、DC110V4.合闸时间选择：20-200ms5.跳合闸阻抗选择400Ω、200Ω、110Ω6.模拟断路器常闭/常开接点容量为AC220V/5A高压模拟开关应用高压模拟开关主要用于电力系统断电保护装置或成套继电保护屏的整组试验，可真实地模拟断路器的跳合闸时间。在整组试验时模拟高压断路器的跳闸及合闸，以避免由于重复的整组试验造成断路器反复分合带来的不良影响。MAX4800A,MAX4802A高压模拟开关MAX4800A/MAX4802A可为超声成像和打印机应用提供8通道高压开关。该器件采用BCDMOS工艺，提供8个高压低电荷注入SPST开关，由20MHz串行接口控制。数据被移入到内部8位移位寄存器，并通过带使能和清除输入的可编程锁存器保持数据。上电复位功能确保所有开关在上电时为开启状态。关键特性20MHz快速SPI™接口灵活的高压电源，可高达VPP-VNN=200V低电荷注入、低电容的22Ω开关直流至10MHz模拟信号频率范围在5MHz下，关断隔离为-77dB10µA的低静态电流低阻型模拟开关4单刀双掷低阻模拟开关芯片CH4402单刀四掷低阻模拟开关芯片CH4444单刀单掷低阻模拟开关芯片CH441CH440是4通道低阻宽带双向模拟开关芯片，包含4通道单刀双掷模拟开关；CH444是双通道低阻宽带双向模拟开关芯片，包含2通道单刀四掷模拟开关；CH441是4通道低阻宽带双向模拟开关芯片，包含4通道相互独立的单刀单掷模拟开关；它们均具有高带宽，低导通电阻，可以用于视频或者USB信号切换。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4KVHBM。●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。●CH441提供4通道相互独立的模拟开关，兼容74HC4066引脚。●支持5V电源电压、3.3V电源电压以及3V电源电压，低静态功耗。●CH440和CH444采用SOP-16无铅封装，CH441采用SOP-14无铅封装，兼容RoHS。CH440引脚功能CH444引脚功能CH441引脚功能电气参数应用1.视频信号切换CH440、CH444、和CH441的高带宽和低电阻特性使之比较适用于视频信号切换，例如从2路或者4路视频信号源中选择。由于模拟电路与数字电路共用VCC和GND,为减少干扰，GND引脚必须接触良好，VCC引脚必须外接退耦电容，并且建议将数字输入信号的边沿适当放缓，降