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1、组会报告专业：电子与通信工程姓名：张威威2015年4月18日常用模拟开关芯片型号与功能 和应用介绍一、模拟开关的电路组成及工作原理二、常用的模拟开关集成电路 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一、模拟开关的电路组成及工作原理模拟开关，英文名Analog switches；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
2、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。E A B 1 0 0 1 1 1 0 0 高阻状态 0 1 高阻状态 表一模拟开关的工作原理如下：当选通端和输入端同为1时，则S2端为 ，1端为，这时1导通，2截止，输出端 输出为，=，相当于输入端和输出端接通。当选通为1时，而输入端为时，则S2端 为1，S1端为，这时
3、1截止，VT2导通，输出端 为，也相当于输入端和输出端接通。 当选通端为时，这时1和2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，只有当选通端为高 电平时，模拟开关才会被接通，此时可从向传送 信息；当输入端为低电平时，模拟开关关闭，停止 传送信息。二、常用的二、常用的CMOSCMOS模拟开关集成电路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
4、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。 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25 V的过压保护,低导通电阻75，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
5、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 AD7501（AD7503） 片上所有逻辑输入与TTLDTL及CMOS 电路兼容。表3.1 AD7501真值表 导通00001111001100110
6、101010111111111012345678无AD7503 除EN 端的控制逻辑电平相反外, 其它 与AD7501相同。 AD7502 表3.2 AD7502真值表 接通通道 00110101111101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
7、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05V的数字控制信号，就可控制幅度范围为 5V5V的模拟信号。 CD4051引脚功能图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
8、码AB来决定。 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十六路模拟开关CD406
9、7CD4067 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。 CD4067CD4067接通选择真值表接通选择真值表 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
10、、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
11、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AC200V10%3.跳合闸操
12、作为电源电压：DC220V、DC110V4.合闸时间选择：20-200ms5.跳合闸阻抗选择400、200、1106.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
13、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22开关 直流至10MHz模拟信号频率范围 在5MHz下，关断隔离为-77dB 10A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 CH440 2 单刀四掷低阻模拟开关芯片 CH444 4 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
14、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 5。 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 4KV HBM。 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
15、 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，降低 传输频率。2. USB 信号切换CH440、CH
16、444、和CH441支持低速、全速或者高速 USB信号切换。几种特殊的模拟开关：1、高频T型开关2、微型封装3、ESD保护开关4、故障保护型开关5、加载-感应开关6、校准型多路复用器1、高频T型开关T 型开关适用于视频及其它频率高于10MHz的应 用，如图所示，它由两个模拟开关(S1、S3)串联组成 ，另一开关S2 接在地和S1、S3的交点之间，这种结构 的开关其关断隔离高于单个开关，由于寄生电容与每 个串联开关并联，断开状态的T 型开关其容性串扰随频 率的提高而增大。因此，影响开关高频特性的关键在 于开关的断开状态而不是接通状态。当T 型开关导通时，S1 和S3 闭合，S2 断开; 当开关断开时，S1、S2 断开，S3 闭合，此时，那些 要通过串联MOSFET 的寄生电容耦合到输出端的输入 信号被S3 旁路，断开状态下的10MHz 视频T 型开关 (MAX4545)的关断隔离
