模拟开关(4066)介绍与应用

2011年9月16日11:29:27 评论

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1左所示。模拟开关的真值表见图1右。

模拟开关(4066)介绍与应用

图1 模拟开关电路结构

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、名称及特性列入图2中。

模拟开关(4066)介绍与应用

图2 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3所示。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。

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图3 采样信号保持电路

2、四路信号交替显示装置

一般的单线示波器只能显示一路连续信号,如果使用该装置,便能够用单线示波器同时显示出四路连续信号,在需要对不同信号的时间关系进行比较时,是十分方便的。

模拟开关(4066)介绍与应用

图4 四路信号交替显示装置电路图

图4是该装置的电路图,它采用CD4017计数器和振荡器组成四节拍电路,控制两个CD4066内的4对模拟开关,使其依次导通。在每一对模拟开关上,分别加有可调直流电平和一路输人信号,当模拟开关的选通端为高电平1时,模拟开关导通,直流电平和输人信号则经运算放大器反相求和后送到示波器的Y轴输人端。由于四路信号对应不同的直流电平,所以在示波器上能将四路信号上下分开。虽然四对模拟开关是受计数器的Q0、Q1、Q2、Q3输出端控制的,它们依次一个个地导通或截止,但由于振荡器的振荡频率较高,使人眼感觉不到波形的闪烁。