多路模拟开关及应用

多路模拟开关及应用

一、实验目的

通过实验进一步了解集成多路模拟开关的组成及工作原理，掌握该芯片的功能测试方法，了解其部分电路。

二、实验仪器

智能数字电路实验台；cd4051芯片；示波器；

三、实验原理及实验电路

CD4051/CC4051是单8通道数字控制模拟电子开关，有三个二进控制输入端A、B、C和INH 输入，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。幅值为4.5～20V的数字信号可控制峰值至20V 的模拟信号。例如，若VDD＝+5V，VSS＝0，VEE＝-13.5V，则0～5V的数字信号可控制-13.5～4.5V的模拟信号。这些开关电路在整个VDD-VSS和VDD-VEE电源范围内具有极低的静态功耗，与控制信号的逻辑状态无关。当INH输入端＝“1”时，所有的通道截止。三位二进制信号选通8通道中的一通道，可连接该输入端至输出。

CD4051真值表

实验步骤：

1.将CD4051芯片放入数电实验箱16P引脚槽中，S0-S7(13.14.15.1

2.1.5.2.4)引脚接LED发

光二极管，Sm（3）引脚、二进控制输入端A（11）、B（10）、C（9）和INH输入（6）引脚分别接入高低电平开关，16接+5v，8接地，7接-5v。打开电源，波动A\B\C的高低电平，观察LED发光二极管是否按真值表显示。

2.将CD4051芯片放入数电实验箱16P引脚槽中，S0-S7(1

3.1

4.1

5.12.1.5.2.4)引脚接LED发

光二极管，Sm（3）引脚接连续脉冲，二进控制输入端A（11）、B（10）、C（9）和INH输入（6）引脚分别接入高低电平开关，打开电源，波动A\B\C的高低电平，观察LED 发光二极管是否按真值表显示。在发光的二极管上接示波器看是否有图形显示

3.将CD4051芯片放入数电实验箱16P引脚槽中，S0-S7(13.1

4.1

5.12.1.5.2.4)引脚接高低电

平开关，Sm（3）引脚接LED发光二极管，二进控制输入端A（11）、B（10）、C（9）和INH输入（6）引脚分别接入高低电平开关，打开电源，波动A\B\C的高低电平，将Sm （3）接LED发光二极管对应真值表看是否对应LED发光二极管发光并接示波器观察波形。

4.设计

单按钮音量控制器电路。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制。

五、实验总结

通过这次实验，不仅充实了我的专业知识，更为重要的是让我从学习到了团队协作以及如何学习、如何处事的道理，还有一点就是感觉自己的处理能力真的很不行，以后要向别人好好学习学习，锻炼自己在这方面的能力。在遇到问题时要及时查证，解决不出时，要虚心向别人请教。

cd集成多路模拟开关的应用技巧

集成多路模拟开关的应用技巧(cd4051) 集成多路模拟开关的应用技巧 摘要：从应用的角度出发,研究了集成多路模拟开关的应用技巧,并结合实例进行了讨论。这些应用技巧具有较强的针对性和可操作性,对集成多路模拟开关的正确选择与合理使用具有指导意义。 关键词：集成多路模拟开关传输精度传输速度 集成多路模拟开关（以下简称多路开关）是自动数据采集、程控增益放大等重要技术领域的常用器件,其实际使用性能的优劣对系统的严谨和可靠性重要影响。关于多路开关的应用技术,些文献上介绍有两点不足：一是对器件自身介绍较多,而对器件与相关电路的合理搭配与协调介绍较少;二是原则性的东西介绍较多, 而操作性的东西介绍较少。研究表明：只有正确选择多路开关的种类,注意多路开关与相关电路的合理搭配与协调,保证各电路单元有合适的工作状态,才能充 分发挥多路开关的性能,甚至弥补某性能指标的欠缺,收到预期的效果。本文从应用的角度出发,研究多路开关的应用技巧。目前市场上的多路开关以CMOS电路为主,故以下的讨论除特别说明外,均针对这类产品。 1 “先断后通”与“先通后断”的选择 目前市场上的多路开关的通断切换方式大多为“先断后通”（Break-Before-Make）。在自动数据采集中,应选用“先断后通”的多路开关。否则,就会发生两个通道短接的现象,严重时会损坏信号源或多路开关自身。 然而,在程控增益放大器中,若用多路开关来改变集成运算放大器的反馈电阻,以改变放大器的增益,就不宜选用“先断后通”的多路开关。否则,放大器就会出现开环状态。放大器的开环增益极高,易破坏电路的正常工作,甚至损坏元器件,一般应予避免。 2 选择合适的传输信号输入方式 分别适用于不同的场合。,传输信号一般有单端输入和差动输入两种方式 单端输入方式如图1所示,即把所有信号源一端接同一信号地,信号地与ADC等的模拟地相接,各信号源的另一端分别接多路开关。图中Vs为传输信号,Vc为系统中的共模干扰信号。 图1（a）接法的优点是无需减少一半通道数,也可保证系统的共模抑制能力;缺

多路复用器、模拟开关设计指南 第十二版

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MAX4626/MAX4627/MAX4628
+5.5V 50ns t ON 50ns t OFF MAX4501/MAX4502 MAX4514/MAX4515 TC7S66F Maxim MAX4644 / : MAX4661–MAX4669 ±15V 1.25 5 ( SPDT )
MAX4624/MAX4625 +25 °C MAX4626/MAX4627/MAX4628 MAX4624 ( BBM ) ( MBB ) MAX4625
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MAX4680/MAX4690/MAX4700
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– SOT23 SOT23 SOT23 SOT23 SOT23
(ns) tON 50 50 50 50 50 t OFF 50 50 50 50 50
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 1 0.5 0.5
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0.3 0.3 0.2 0.2 0.2
0.5

多路复用器和模拟开关

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CD4066 CD4066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－50dB。

2.单八路模拟开关CD4051 CD4051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－5V～＋5V的模拟信号。 3.双四路模拟开关CD4052 CD4052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。

2输入数据选择器(mux2)集成电路课设报告

课程设计任务书 学生姓名：助人为乐专业班级：不计得失 指导教师：一定过工作单位：信息工程学院 题目: 二输入数据选择器版图设计 初始条件： 计算机、ORCAD软件、L-EDIT软件 要求完成的主要任务: 1、课程设计工作量：2周 2、技术要求： （1）学习ORCAD软件、L-EDIT软件软件。 （2）设计一个二输入数据选择器电路。 （3）利用ORCAD软件、L-EDIT软件对该电路进行系统设计、电路设计和版图设计，并进行相应的设计、模拟和仿真工作。 3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。 时间安排： 2013.11.22布置课程设计任务、选题；讲解课程设计具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课程设计答疑事项。 2013.11.25-11.27学习ORCAD软件、L-EDIT软件，查阅相关资料，复习所设计内容的基本理论知识。 2013.11.28-12.5对二输入数据选择器电路进行设计仿真工作，完成课设报告的撰写。 2013.12.6提交课程设计报告，进行答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日

目录 1.绪论 (2) 2.软件简介 (3) 2.1Cadence简介 (3) 2.2L-edit简介 (3) 3.二输入多路选择器电路设计及仿真 (4) 3.1数据选择器原理 (4) 3.2电路原理图的绘制 (5) 3.3电路图仿真 (6) 4.集成电路版图设计 (7) 4.1CMOS数字电路基本单元版图设计 (7) 4.1.1反相器版图设计 (7) 4.1.2与非门版图设计 (8) 4.2整体版图设计 (9) 4.3设计规则的验证及结果 (9) 5.总结 (10) 参考文献 (11)

多路模拟开关的选择

今天做电路研究的时候要用到多路数据选择器，多路开关。和开发部的头讨论了下，才发现里面有很多东西要学，这里就贴出来一些心得分享一下，一下的内容也有从别处摘来的一部分。选择开关时需考察以下指标： 1 多路开关通断方式的选择 目前市场上的多路开关的通断切换方式大多为“先断后通” （Break-Before-Make）。在自动数据采集中，应选用“先断后通”的多路开关。否则，就会发生两个通道短接的现象，严重时会损坏信号源或多路开关自身。然而，在程控增益放大器中，若用多路开关来改变集成运算放大器的反馈电阻，以改变放大器的增益，就不宜选用“先断后通”的多路开关。否则，放大器就会出现开环状态。放大器的开环增益极高，易破坏电路的正常工作，甚至损坏元器件，一般应予避免。 2. 通道数量 集成模拟开关通常包括多个通道。通道数量对传输信号的精度和开关切换速率有直接的影响，通道数越多，寄生电容和泄漏电流就越大。因为当选通一路时，其它阻断的通道并不是完全断开，而是处于高阻状态，会对导通通道产生泄漏电流，通道越多，漏电流越大，通道之间的干扰也越强。 3. 泄漏电流 一个理想的开关要求导通时电阻为零，断开时电阻趋于无限大，漏电流为零。而实际开关断开时为高阻状态，漏电流不为零，常规的CMOS漏电流约1nA。如果信号源内阻很高，传输信号是电流量，就特别需要考虑模拟开关的泄漏电流，一般希望泄漏电流越小越好。 4. 导通电阻 导通电阻的平坦度与导通电阻一致性。导通电阻会损失信号，使精度降低，尤其是当开关串联的负载为低阻抗时损失更大。应用中应根据实际情况选择导通电阻足够低的开关。必须注意，导通电阻的值与电源电压有直接关系，通常电源电压越大，导通电阻就越小，而且导通电阻和泄漏电流是矛盾的。要求导通电阻小，则应扩大沟道，结果会使泄漏电流增大。导通电阻随输入电压的变化会产生波动，导通电阻平坦度是指在限定的输入电压范围内，导通电阻的最大起伏值△RON=△RONMAX—△RONMIN。它表明导通电阻的平坦程度，△RON应该越小越好。

数据选择器_Mutisim仿真实验报告

电气工程学院电工电子教学基地 数字电子技术实验 实验报告 仿真实验1 用数据选择器设计函数发生器 学号：18291035 姓名：陈涟漪 班级：电气1802 成绩： 指导教师：周晖 完成时间：2020年5 月15 日

数字电子技术实验 仿真实验1 用数据选择器设计函数发生器 1 实验任务 使用数据选择器74LS151和适当门电路设计一函数发生器，能够实现4位二进制码数据范围指示功能。要求该函数发生器能区别以下三种情况： （1）0≤X≤4； （2）5≤X≤9； （3）10≤X≤15。 2 实验电路

3 实验步骤 采用A、B、C、D取0或1依次表示这四位二进制码的从高到低位的取值（例如:A=0，B=1，C=0，D=0表示四位二进制码0100）。则对于第一组来说，共有5个四位二进制码包含在其中，用卡诺图表示如下： 化简即得： 同理，也有5个数包含在第二组中，卡诺图如下： 化简即得： 第三组包含了6个数，卡诺图如下：

化简即得： 对以上三个式子都去两次非并利用摩根定律可得： 这样就完成了该问题的逻辑转化。 根据前面对该实验分析所得到的逻辑表达式可以发现，输入变量为A、B、C、D，但是在后面的逻辑运算中它们的“非”都用到了，也就是第一步我们要得到这四个变量的非。然后再进行后面的与非运算。三个输出变量的状态也可以用三个灯泡来表示，这里采用了三个颜色不同的灯泡用以区分。到这里，逻辑图就可以很容易的用Multisim软件模拟出来。 其中，最上面的X1灯泡亮时，表示输入数字在0≤X≤4范围内，X2亮时表示输入数字在5≤X≤9范围内，X3亮时表示输入数字在10≤X≤15范围内。这里还是用了四个开关，每个开关“开”表示1，“关”表示0，四个开关以ABCD的顺序来表示四位二进制数。四位二进制数同上，也有16中情况，这里不做一一展示，只对每一类给出一种模拟结果。

如何选择模拟开关

如何选择模拟开关 模拟开关 模拟开关和多路转换器的作用主要是用于信号的切换。目前集成模拟电子开关在小信号领域已成为主导产品，与以往的机械触点式电子开关相比，集成电子开关有许多优点，例如切换速率快、无抖动、耗电省、体积小、工作可靠且容易控制等。但也有若干缺点，如导通电阻较大，输入电流容量有限，动态范围小等。因而集成模拟开关主要使用在高速切换、要求系统体积小的场合。在较低的频段上f<10MHz），集成模拟开关通常采用CMOS工艺制成：而在较高的频段上（f>10MHz），则广泛采用双极型晶体管工艺。 如何选择模拟开关 选择开关时需考察以下指标： 通道数量集成模拟开关通常包括多个通道。通道数量对传输信号的精度和开关切换速率有直接的影响，通道数越多，寄生电容和泄漏电流就越大。因为当选通一路时，其它阻断的通道并不是完全断开，而是处于高阻状态，会对导通通道产生泄漏电流，通道越多，漏电流越大，通道之间的干扰也越强。 泄漏电流一个理想的开关要求导通时电阻为零，断开时电阻趋于无限大，漏电流为零。而实际开关断开时为高阻状态，漏电流不为零，常规的CMOS漏电流约1nA。如果信号源内阻很高，传输信号是电流量，就特别需要考虑模拟开关的泄漏电流，一般希望泄漏电流越小越好。 导通电阻导通电阻的平坦度与导通电阻一致性导通电阻会损失信号，使精度降低，尤其是当开关串联的负载为低阻抗时损失更大。应用中应根据实际情况选择导通电阻足够低的开关。必须注意，导通电阻的值与电源电压有直接关系，通常电源电压越大，导通电阻就越小，而且导通电阻和泄漏电流是矛盾的。要求导通电阻小，则应扩大沟道，结果会使泄漏电流增大。导通电阻随输入电压的变化会产生波动，导通电阻平坦度是指在限定的输入电压范围内，导通电阻的最大起伏值△RON=△RONMAX—△RONMI N。它表明导通电阻的平坦程度，△RON应该越小越好。导通电阻一致性代表各通道导通电阻的差值，导通电阻的一致性越好，系统在采集各路信号时由开关引起的误差也就越小。 开关速度指开关接通或断开的速度。通常用接通时间TON和断开时间TOFF表示。对于需要传输快变化信号的场合，要求模拟开关的切换速度高，同时还应该考虑与后级采样保持电路和A/D转换器的速度相适应，从而以最优的性能价格比来选择器件。

用多路复用器扩展MCU串口

用多路复用器扩展MCU串口 多微控制器(MCU)／微机组成的分布式、主从式系统是现代复杂通信、控制系统的典型解决方案。分布式环境下的多机协同，要求系统状态和控制信息在多机间进行快速传递,这通常借助简单有效的串行通信方式。现有的微控制器一般所带的串行接口非常适用于点对点通信的场合；但对于实时性要求高的多机通信场合，这类接口必须在串口数量和功能上进行扩展，才能满足对实时性要求较高的应用场合的需要。 ?本文讨论了一种适用于多机实时环境下的、新的可重配置串口扩展方案。图１为本方案框图。多路复用器是本方案的硬件核心。方案的要点是利用Mux动态地将MCU的串口在串行通道间切换，以达到串口扩展的目的。本文中MCU 以89C51为例，Mux 以MAX353为例。 ?MAX353 是Maxim公司推出的高性能多路复用器，实际可构成两对单刀单掷模拟开关，两对开关状态由一个引脚控制。MAX353基本参数为导通电阻小于35Ω；导通时间小于175ns，关断时间小于145ns。以上参数完全满足本方案的使用要求。 ?以下介绍本串口扩展方案的基本工作原理。 ?两串行通道和MAX353、89C51的连接两串行通道CH1,CH2通过多路复用器MAX353接到89C51的串口，多路复用器MAX353由89C51的一个I/O引脚控制。其中串行通道CH2的输出TXD2同时接到89C51的外部中断输入请 求INT0或INT1上。为了适应各种串口通信协议的需要，可在电路中加上电平转换器件，如图1所示。 ?中断源的使用和设置CH1仍旧使用串口中断，而CH2使用外部中断INT0或INT1（下面以INT0为例）。当CH2有信息来时，TXD2上将出现起始标志：

多路模似转换器

12.2.2模拟I/O 通道建立 1.模拟I/O 通道概述1)模拟输入通道 微机系统的模拟输入通道，就是微机用来对单个或多个模拟量进行采集的A/D 通道，有时也叫前向通道。建立模拟输入通道的目的，通常是为了进行参数测量或数据采集。它的核心部件是A/D 转换器及其与微处理器的接口。但在许多情况下仅有它们还不够，按照实际模数转换的四个步骤，常常还需要用到采样保持器等电路；在需要采集或检测多个模拟信号的A/D 通道中，一般还需要用到模拟多路开关。 2)模拟输出通道 微机系统的模拟输出通道，则是微机用来发送单路或多路模拟信号的D/A 通道，有时也叫后向通道。建立模拟输出通道的目的，主要是为了对外部参数进行控制或对被采集的参数进行形象的记录显示，如在X —Y 记录仪上绘出曲线，在示波器上画出波形等。 模拟输出通道的基本组成部分同样有三种：D/A 转换器及其与MPU 的接口，这是不可少的核心部件；数字或模拟寄存器；模拟多路开关。具体组成取决于通道结构的形式。 2.模拟输入通道的结构形式 模拟输入通道的结构形式根据实际需要选定。粗分有单路通道和多路通道两种；细分，在单路、多路通道中又各有多种不同的形式。 1)不带采样保持器的单路模拟输入通道 这种模拟输入通道实际上就是第十一章讲过的ADC 及其与MPU 的接口，结构最简单，如图12.2所示。 一般只采集一个点的直流或低频信号时，可采用这种通道结构。那么，信号的频率低到什么程度可以用它呢?要求模拟输入电压的最大变化率与A/D 转换器的转换时间之间应满足下列关系： max dt dv i ≤ CONV n FS T V 1 2?其中：v i ——模拟输入电压；V FS ——ADC 满刻度电压值；n ——ADC 分辨率(位数)；T CONV ——ADC 转换时间。为了更便于理解，不妨将上面关系式变换一下： ΔV i CONV i T dt dv ?= max max ≤q V n FS =2 该式表明，在ADC 的转换时间内，输入电压的最大变化ΔV i max 应小于ADC 的量化电平q 。例如，A/D 转换芯片的V FS =10V,n=10位，T CONV =0.1s ，则要求输入电压的最大变化率不能超过0.1V/s 。如果超过这个值，在采用同样ADC 芯片的情况下，就不能采用这种简单的模入通道，而要采用带采样保持器的模入通道；如果还想采用这种简单的模入通道，就必须改换速度更快或分辨率更高的ADC 芯片。 2)带采样保持器的单路模拟输入通道 当模拟输入信号的变化率比较大时，逐次比较式ADC 会产生相当大的非线性误差，这是它的一个缺点。为了改善这种情况，一般需要在ADC 前面增加一个采样保持电路(S/H)，使模拟输入通道变为如图12.3所示的形式。 图12.2不带采样保持器的单路模拟输入通道

新型故障保护模拟开关

新型故障保护模拟开关 MAXIM北京办事处栾成强 系统在上电或掉电时，信号端与电源端常常出现过压现象，传统的解决方案是在外部加限流电阻、或控制上电时序。尽管这是一种合理的方案，但实现起来比较困难。一旦失误可能会引起过流，损坏器件。 一种新的解决方案是在片内集成故障检测电路，检测到故障时关断开关，保护后续电路不受故障影响，通过严格限制故障电流，能够避免功率耗散引起的过热现象。 典型的CMOS模拟开关输出级是一个P型场效应管（P1）和 一个N型场效应管（N1）相并联，这种互补结构可以实现满摆 幅输出（图1）。内部电路倒相后分别驱动P1和N1的栅极（P1 是-15V时，N1是+15V，或反之）。当输入信号电压超过场效应 门限电压，模拟开关导通，将导致输出端出现故障，例 管的V GS 如电源电压是±15V输入+25时，P1场效应管内的寄生二极管 被正向偏置，处在导通状态。输入-25V时，N1场效应管具有相 同的问题。如果P1、N1的栅极没有加电源电压（P1和N1的栅 的信号 极电压为0V），那么，开关输入端出现任何幅度超过V GS 电压，开关将被接通。故障信号使内部寄生二极管正向导通， 导致大电流损坏器件或锁闭N1或P1。 采用图2所示的N1—P1—N2的串联结构可以解决这类问 题。同样内部驱动需要倒相，开关接通时，P1的 栅极为-15V，N1和N2的栅极为+15V，（关断开关 时相反）。故障信号不可能通过这种串联开关而损 坏器件，所以能够解决并联开关所面临的问题。 串联结构的缺陷是导通电阻大，芯片尺寸也较大， 使信号处理能力下降。对于±15V的电源，输入信 号电压的范围在场效应管门限之间（大约±13V）。 因此尽管这种电路结构可以保护芯片，但其导通电 阻和信号处理能力变差。 图3所示的新型故障保护结构包含与图1类 似的并联开关场放应管（N1和P1），每个场效应管配备一个检测电路，输出箝位电路为某些应用提供方便。该电路能够保护过压引起的故障和电路损坏。为便于理解电路的工作原理，假设输入信号为+25V或-25V，输入-25V时，上端检测开关（-25V与-15电源电压比较）将输入短接到N1的栅极，N1的源极是-25V，所以N1关断。同时上端比较器导致N沟道驱动器浮空，N沟道驱动器与P沟道驱动器相连使P1也关断，由于电路中开关断开，输入端不存在正向偏置二极管的电流通路，所以信号出现故障时，仅有泄漏电流存在。上端比较器在出现故障时打开N2，N2通过内部电阻将输出端箝位到-15V，电阻值随不同的产品而变化（一般为1000欧）,箝位电路为A/D转换器的应用提供了方便。+25V输入时，P1-P3的工作情况如同N1-N3，检测到故障时关断N1/P1，输入端仅有漏电流存在，P2通过内部大约1000欧的电阻把输出箝位在+15V。由此可见，图3结构结合了图1和图2的优点（图1是低导通电阻和满摆幅信号处理能力，图2是故障保护），能够保护通过开关耦合的故障，消除功率过大引起的损坏。 当电源电压关断而有信号电压时，新器件同样提供信号线过压保护，输入信号为-25V时， =0V关断N1。比较器、N沟道驱动器、箝位N3检测开关将输入短路到N1的栅极，通过V GS

多路数据选择器

基于FPGA的多路数据采集器的设计 李庭武李本印 （陇东学院电气工程学院，甘肃庆阳745000） 摘要：数据采集是从一个或多个信号获取对象的过程，它是计算机与外部物理世界连接的桥梁，尤其在恶劣的数据采集环境中得到广泛应用。本课题主要研究利用FPGA把采集到的八路模拟信号电压分别转换成数字信号，在数码管上实时显示电压值，并且与计算机运行的软件示波器连接，实现电压数据的发送和接收功能。 关键词：FPGA；模数转换；数码显示管；键盘；设计 Design of multi-channel data terminal Based on FPGA Li Tingwu Li Benyin (Electrical Engineering College, Longdong University, Qingyang 745000, Gansu, China) Abstract: Data acquisition is a process that access to the object from the one or more signal, it is the bridge between the computer and the external physical world, and especially widely applied in data acquisition in harsh environment . This essay mainly studies on the usage of FPGA to collect the eight analog signals that are converted to digital voltage signal, digital tube display real-time voltage value. Connecting with the computer running software oscilloscope so that to realize the voltage data sending and receiving function. Keywords: FPGA; analog-to-digital converting chip; digital display tube; keyboard; design

模拟开关与多路转换器

模拟开关与多路转换器 问：ADI公司不给出ADG系列模拟开关和多路转换器的带宽，这是为什么? 答：ADG系列模拟开关和多路转换器的输入带宽虽然高达数百兆赫，但是其带宽指标本身不是很有意义的。因为在高频情况下，关断隔离(off isolation)和关扰指标都明显变坏。例如，在1MHz情况下，开关的关断隔离典型值为70dB，串扰典型值为-85dB。由于这两项指标都按20dB/+倍频下降，所以在10MHz时，关断隔离降为50dB，串扰增加为-65dB；在100MHz时，关断隔离降为30dB，而串扰增加为-45dB。所以，仅仅考虑带宽是不够的，必须考虑在所要求的高频工作条件下这两项指标下降是否能满足应用的要求。(关断隔离是指当开关断开时，对耦合无用信号的一种度量——译者注。) 问：哪种模拟开关和多路转换器在电源电压低于产品说明中的规定值情况下仍能正 常工作? 答：ADG系列全部模开关和多路转换器在电源电压降到+5V或±5V情况下都能正常工作。受电源电压影响的技术指标有响应时间、导通电阻、电源电流和漏电流。降低电源电压会降低电源电流和漏电流。例如，在125°C，±15V时，ADG411关断状态源极漏电流IS(OFF)和漏极漏电流ID(OFF)都为±20nA，导通状态漏极漏电流ID(ON)为±40nA；在同样温度下，当电源电压降为±5V，IS(OFF)和ID(OFF)降为±25nA，ID(ON)降为±5nA。在+125°C，±15V 时，电源电流I DD ，I SS 和IL最大为5μA；在±5V时，电源电流，最大值降为1μA。导通电阻和响应时间随电源电压降低而增加。图1和图2分别示出了ADG408的导通电阻和响应时间随电源电压变化的关系曲线。 此主题相关图片如下： 图1 导通电阻与电源 电压的关系曲线 问：有些ADG系列模拟开关是用DI工艺制造的，DI是怎么回事? 答：DI是英文Dielectric Isolation介质隔离的缩写，按照DI工艺要求，每 个CMOS开关的NMOS管和PMOS管之间都有一层绝缘层(沟道)。这样可以消除普通的模拟开关之间的寄生PN结，所以可以制造出完全防闩锁的开关。在采用PN结隔离(不是沟道)工艺中， 此主题相关图片如下：

模拟开关电路介绍

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。 表一 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；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 三、CD4066模拟开关集成电路的应用举例 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，且运放Ａ2的输人阻抗也极高，故电容Ｃ上可以保持采样信号。

SGM48752 CMOS模拟多路复用器

SGM48752 CMOS Analog Multiplexer GENERAL DESCRIPTION The SGM48752 is a CMOS analog IC configured as two 4-channel multiplexers. This CMOS device can operate from 2.5V to 5.5V single supplies. Each switch can handle rail-to-rail analog signals. The off-leakage current is only 1nA at +25℃. All digital inputs can support 1.8V logic control I/O. The SGM48752 is available in Green SOIC-16 and TSSOP-16 packages. It operates over an ambient temperature range of -40℃ to +85℃. APPLICATIONS Battery-Operated Equipment Audio and Video Signal Routing Low-Voltage Data-Acquisition Systems Communications Circuits Automotive FEATURES q2534762101 ●Guaranteed On-Resistance 48? (TYP) with +5V Supply ●Guaranteed On-Resistance Match Between Channels ●Low Off-Leakage Current 1nA at +25℃ ●Low On-Leakage Current 1nA at +25℃ ●Optimized Rise Time and Fall Time of A, B Control Pins to Reduce Clock Feedthrough Effect ●2.5V to 5.5V Single-Supply Operation ●1.8V Logic Compatible ●Low Distortion: 0.7% (R L = 600?, f = 20Hz to 20kHz) ●High Off-Isolation: -83dB (R L = 50?, f = 1MHz) ●Low Crosstalk: -110dB (f = 1MHz) ●-40℃ to +85℃ Operating Temperature Range ●Available in Green SOIC-16 and TSSOP-16 Packages

正确选择CMOS模拟开关的建议..

正确选择CMOS模拟开关的建议 集成模拟开关常常用作模拟信号与数字控制器的接口。当今市场上的模拟开关数量众多，产品设计人员需要考虑多项性能标准。同时也有许多35年前开发的标准CMOS开关已经发展为专用的开关电路。 本文回顾标准CMOS模拟开关的基本结构并介绍常见模拟开关参数，例如导通电阻(RON)、RON平坦度、漏电流、电荷注入及关断隔离。文中讨论最新模拟开关的性能改善：更好的开关特性、更低的供电电压，以及更小的封装。也介绍了专用的特性，例如故障保护、ESD保护、校准型多路复用器(cal-mux)和加载-感应功能。介绍了适用于视频、高速USB、HDMI和PCIe的专用开关。 标准模拟开关基础 传统模拟开关的结构如图1所示。将n沟道MOSFET与p沟道MOSFET 并联，可使信号在两个方向上同等顺畅地通过。n沟道与p沟道器件之间承载信号电流的多少由输入与输出电压比决定。由于开关对电流流向不存在选择问题，因而也没有严格的输入端与输出端之分。两个MOSFET由内部反相与同相放大器控制下导通或断开。这些放大器根据控制信号是CMOS或是TTL逻辑、以及模拟电源电压是单或是双，对数字输入信号进行所需的电平转换。 图1. 采用并联n沟道和p沟道MOSFET的典型模拟开关的内部结构 现在，许多半导体制造商都提供诸如早期CD4066这样的传统模拟开关。有些最新设计的模拟开关与这些早期开关的引脚兼容，但性能更高。例如，有些与CD4066引脚兼容的器件(例如MAX4610)相对于原来的CD4066具有更低的RON和更高的精度。

对基本模拟开关结构也有一些功能性改变。有些低电容模拟开关在信号通路中只使用n沟道MOSFET(例如MAX4887)，省去了较大的大幅降低模拟开关带宽的p沟道MOSFET。 其它采用单个正电源轨工作的模拟开关采用电荷泵，允许负信号电压。例如，MAX14504音频开关工作在+2.3VCC至+5.5VCC单电源，采用内部电荷泵，允许-VCC至+VCC的信号无失真通过。除功能改善外，工业上许多最新模拟开关的封装比早期的器件更小。 导通电阻(RON)开关降低信号损耗 在VIN为各种电平条件下，p沟道和n沟道RON的并联值形成并联结构的RON特征(图2)。RON随VIN的变化曲线在不考虑温度、电源电压和模拟输入电压对RON影响的情况下为直线。为使信号损耗和传输延迟最小，理想情况下的RON应尽量小。然而，降低RON将增大MOSFET硅片的宽度/长度(W/L)比，从而造成较高的寄生电容和较大的硅片面积。这种较大的寄生电容降低模拟开关的带宽。如果不考虑W和L，RON是电子和空穴迁移率(μn和μp)、氧化物电容(COX)、门限电压(VT)及信号电压、n沟道及p沟道MOSFET的信号电压VGS (VIN)的复合函数，如式1a和1b 所示。 将RON和寄生电容最小化，同时改善整个温度和电压范围内RON相对于VIN的线性度，往往是设计新产品的首要目的。 图2. RON与VIN的关系。图1中的n沟道和p沟道RON构成一个复合的低 值RON

单片机控制的多路数据采集系统.doc

湖南科技大学 毕业设计（论文） 题目单片机控制的多路数据采 集系统 作者马玉刚 学院信息与电气工程学院专业通信工程 学号0704040224 指导教师宋芳老师 二〇一一年五月二十日

湖南科技大学 毕业设计（论文）任务书 信息与电气工程学院院通信工程系（教研室） 系（教研室）主任:（签名）年月日 学生姓名: 马玉刚学号: 0704040224 专业: 通信工程 1 设计（论文）题目及专题：单片机控制的多路数据采集系统 2 学生设计（论文）时间：自2011 年2月20日开始至 2011年6月 5 日止 3 设计（论文）所用资源和参考资料： （1）单片机原理与实用技术 （2）Bernard Rose. Analog to Digital and Digital to Analog Conversion （3）数据采集与处理技术 4 设计（论文）应完成的主要内容： （1）介绍多路数据采集的发展历史、现况及将来的发展趋势 （2）简介单片机的原理、作用 （3）多路数据采集的总体设计框图 （4）多路数据采集系统设计及原理说明 （5）多路数据原理图设计及说明 5 提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求： （1）论文文本格式严格按照学校对本科毕业生论文格式的规定完成 （2）要求文字流畅、无错别字、符合设计规范 (3)论文以学校规定的“打印版”和“电子版”提交给指导老师 6 发题时间： 2011 年 2 月 20 日 指导教师：（签名） 学生：（签名）

湖南科技大学 毕业设计（论文）指导人评语 指导人：（签名） 年月日指导人评定成绩：

湖南科技大学 毕业设计（论文）评阅人评语 评阅人：（签名） 年月日评阅人评定成绩：

ADI推出ADG5206和ADG5207两款多路复用器

ADI推出ADG5206和ADG5207两款多路复用器 Analog Devices, Inc., (NASDAQ: ADI)，全球领先的高性能信号处理解决方案供应商，最近推出ADG5206和ADG5207两款多路复用器，这两款器件能够在工作电压高达22 V的高压工业应用中确保无闩锁现象。闩锁是指一种在关闭电源之前会持续存在的不良高电流状态，它可能导致器件故障。 这些新款多路复用器具有超低电荷注入(0.35 pC)特性，因而特别适合要求低毛刺和快速建立时间的数据采集与采样保持应用。低泄漏(20 pA)特性可确保高精度和分辨率，而这是音频和视频信号路由的一个优势。ADG5206和ADG5207多路复用器是ADI公司开关和多路复用器保护产品系列的最新成员，该保护产品系列还包括具有业界最低电荷注入和低泄漏性能的防闩锁四通道开关ADG5212和ADG5213。 ADG5206和ADG5207特性 每个CMOS开关的N沟道和P沟道晶体管之间实现沟道隔离，确保无闩锁现象 在双极性模拟信号应用中，工作电压范围为9 V至22 V，而在单极性模拟信号应用中，电压范围为+9 V至+40 V 具有3.5 pF关断源极电容和60 MHz -3dB带宽，具有超低的电荷注入(0 V时为0.35 pC)和源极关断泄漏性能。 导通时，两个方向的导电性能相同，输入信号范围可扩展至电源电压范围。在断开条件下，达到电源电压的信号电平被阻止。两款开关均为先开后合式，适合多路复用器应用。 报价与供货 目前可提供样片和评估板。 产品型号 多路复用器 通道数 供货 千片订量报价 封装

CMOS模拟开关的选择与典型应用

一、前言： 早期的模拟开关大多工作于±20V 的电源电压，导通电阻为几百欧姆，主要用于模拟信 号与数字控制的接口，近几年，集成模拟开关的性能有了很大的提高，它们可工作在非常低的电源电压，具有较低的导通电阻、微型封装尺寸和极佳的开关特性。被广泛用于测试设备、通讯产品、PBX/PABX 设备以及多媒体系统等。一些具有低导通电阻和低工作电压的模拟开关 成为机械式继电器的理想替代品。 模拟开关的使用方法比较简单，但在具体应用中应根据实际用途做合理的选择。本文主 要介绍模拟开关的基本特性和几种特殊模拟开关的典型应用。 二、正确选择CMOS开关： 1、导通电阻：传统模拟开关的结构如图1 所示，它由N 沟道MOSFET 与P 沟道MOSFET 并联构成，可使信号双向传输，如果将不同V IN值所对应的P 沟道MOSFET 与N 沟道MOSFET 的导通电阻并联，可得到图2 并联结构下导通电阻（R ON）随输入电压（V IN）的变化关系，如果不 考虑温度、电源电压的影响，R ON 随V IN 呈线性关系，将导致插入损耗的变化，使模拟开关产生总谐波失真（THD），这是设计人员所不希望的，如何将R ON随V IN的变化量降至最小也是设计新一代模拟开关所面临的一个关键问题。

另外，导通电阻还与开关的供电电压有关，由 图3 可以看出：R ON随着电源电压的减小而增大，当 MAX4601的电源电压为5V 时，最大R ON为8Ω；当电 源电压为12V 时，最大R ON为3Ω；电源电压为24V 时，最大R ON仅为2.5Ω。R ON的存在会使信号电压产 生跌落，跌落量与流过开关的电流成正比，对于适 当的电流这一跌落量在系统容许的误差范围内，而 要降低R ON所耗费的成本却很高，因此，应根据实际 需要加以权衡。R ON 确定后，还需考虑通道间的失配 度与R ON的平坦度。ATMEL代理通道失配度用来描述同一芯片不 同通道间R ON 的差别；R ON 的平坦度用于描述每一通 道的R ON在所规定的信号范围内的变化量。这两个参 数的典型值为2Ω至5Ω，对于低R ON 模拟开关，这 些参数仅为0.5Ω。失配度/R ON、平坦度/R ON 这两个 比值越小，说明模拟开关的精度越高。 注入电荷：低R ON 并非适用于所有的应用，较低的R ON 需要占据较大的芯片面积，从而产生较大的输入电容，在每个开关周期其充电和放电过程会消耗更多的电流。时间常数t = RC，充电时间取决于负载电阻（R）和电容（C），一般持续几十ns。这说明低R ON开关具有更长的导通和关断时间。Maxim 提供两种类型的开关，每种开关都有微型SOT23 封装，MAX4501 和MAX4502 的导通电阻较高，但开关速度较快；MAX4514 和MAX4515 具有较低的导通电阻，但开关时间较长。 3、系统电源：为单电源供电系统选择模拟开关时，应尽量选择那些专为单电源供电而设计的产品，这类开关不需要单独的V-和GND引脚，节省了一个引脚，能够把一个单刀双掷（SPDT）开关封装在微小的SOT23-6 中。同样，低电压双电源供电系统需选用双电源供电开关，它们

多路模拟开关及应用

多路模拟开关及应用 一、实验目的 通过实验进一步了解集成多路模拟开关的组成及工作原理，掌握该芯片的功能测试方法，了解其部分电路。 二、实验仪器 智能数字电路实验台；cd4051芯片；示波器； 三、实验原理及实验电路 CD4051/CC4051是单8通道数字控制模拟电子开关，有三个二进控制输入端A、B、C和INH 输入，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。幅值为4.5～20V的数字信号可控制峰值至20V 的模拟信号。例如，若VDD＝+5V，VSS＝0，VEE＝-13.5V，则0～5V的数字信号可控制-13.5～4.5V的模拟信号。这些开关电路在整个VDD-VSS和VDD-VEE电源范围内具有极低的静态功耗，与控制信号的逻辑状态无关。当INH输入端＝“1”时，所有的通道截止。三位二进制信号选通8通道中的一通道，可连接该输入端至输出。 CD4051真值表

实验步骤： 1.将CD4051芯片放入数电实验箱16P引脚槽中，S0-S7(13.14.15.1 2.1.5.2.4)引脚接LED发 光二极管，Sm（3）引脚、二进控制输入端A（11）、B（10）、C（9）和INH输入（6）引脚分别接入高低电平开关，16接+5v，8接地，7接-5v。打开电源，波动A\B\C的高低电平，观察LED发光二极管是否按真值表显示。 2.将CD4051芯片放入数电实验箱16P引脚槽中，S0-S7(1 3.1 4.1 5.12.1.5.2.4)引脚接LED发 光二极管，Sm（3）引脚接连续脉冲，二进控制输入端A（11）、B（10）、C（9）和INH输入（6）引脚分别接入高低电平开关，打开电源，波动A\B\C的高低电平，观察LED 发光二极管是否按真值表显示。在发光的二极管上接示波器看是否有图形显示 3.将CD4051芯片放入数电实验箱16P引脚槽中，S0-S7(13.1 4.1 5.12.1.5.2.4)引脚接高低电 平开关，Sm（3）引脚接LED发光二极管，二进控制输入端A（11）、B（10）、C（9）和INH输入（6）引脚分别接入高低电平开关，打开电源，波动A\B\C的高低电平，将Sm （3）接LED发光二极管对应真值表看是否对应LED发光二极管发光并接示波器观察波形。 4.设计 单按钮音量控制器电路。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