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的引腳功能如圖1所示。每個封裝內部有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,導通電阻爲幾十歐姆;模擬開關截止時,呈現很高的阻抗,可以看成爲開路。模擬開關可傳輸數字信號和模擬信號,可傳輸的模擬信號的上限頻率爲40MHz。各開關間的串擾很小,典型值爲-50dB。
2.單八路模擬開關CD4051
CD4051引腳功能見圖2。CD4051相當於一個單刀八擲開關,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。“INH”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,以作爲電平位移時使用,從而使得通常在單組電源供電條件下工作的CMOS電路所提供的數字信號能直接控制這種多路開關,並使這種多路開關可傳輸峯-峯值達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的數字控制信號,就可控制幅度範圍爲-5V~+5V的模擬信號。
表1
輸入狀態 | 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相當於一個雙刀四擲開關,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 | 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 | 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相當於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作爲一個可變電阻並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。由於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爲電容提供充電迴路,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爲電容提供放電迴路,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控制端產生一短暫的正脈衝,使S3導通,由於與S3連接的電阻較小,故使電容很快充到一定的電壓,使起始音量處於較小的狀態。F1~F6及其外圍元件組成長短脈衝識別電路。靜態時,F1、F2輸入爲高電平,當較長時間按壓按鈕開關AN時,F4輸出變高,經100k電阻給3.3μF電容充電,當充電電壓超過CMOS門轉換電壓時,F5輸出由高變低,F6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,F1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換電壓,故F2輸出仍爲高電平,F3輸出低電平,模擬開關S1保持截止。當連續按動按鈕開關AN時,F4輸出也不斷變化,輸出爲高時,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換電壓,因此F6輸出一直爲低。而此時F1輸出連續高低變化,經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換電壓,F2輸出變低,F3輸出變高,模擬開關S1導通,給電容充電,音量變小。由此,利用一隻按鈕開關,實現了對音量的大小控制。 2.四路視頻信號切換器 3.數控電阻網絡 表5 |
輸入二進制數 | 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.音量調節電路 音量調節電路見圖9。音頻信號由Vi端輸入,經分壓電阻R11和隔直電容加到由R1~R10構成的加/減電阻網絡。CD40192爲十進制加/減計數器,“與非”門YF3、YF4構成低頻振盪器,“與非”門YF1、YF2分別爲加計數端CPU和減計數端CPD的計數閘門。 當D1端爲高電平時,閘門YF1開通,低頻脈衝經YF1加到CD40192的CPU端,使其作加法計數,輸出端Q0~Q3數據增大,使16路模擬開關的刀向低端轉換,順序接通R1~R10,接通的電阻增大,經與R11分壓後,使輸出音頻信號Vo增大;當D2端爲高電平時,閘門YF2開通,低頻脈衝經YF2加到CD40192的CPD端,使其作減法計數,輸出端Q0~Q3數據減小,使16路模擬開關的刀向高端轉換,順序接通R10~R1,接通的電阻減小,經與R11分壓後,使輸出音頻信號Vo減小。 |