74HC4051 и CD4051 — аналоговые мультиплексоры на 8 каналов

74HC4051 и CD4051 — восьмиканальные аналоговые мультиплексоры: три адресных входа подключают общий вывод к одному из восьми каналов, сигнал проходит в обе стороны. Их ставят, когда входов АЦП не хватает. Разбираем по даташитам TI и onsemi, чем HC-версия отличается от CD4000 и как не потерять точность.

Обновлено 16 октября 2026 г.Редакция GAW

Содержание

Выводы
Параметры
Опрос датчиков через один вход АЦП
Управление и питание

Аналоговый мультиплексор — это восемь КМОП-ключей с общим выводом и дешифратором адреса. В отличие от цифровых микросхем, он не формирует сигнал, а просто соединяет выводы через сопротивление ключа, поэтому работает в обе стороны: восемь входов на один выход (мультиплексор) или один вход на восемь выходов (демультиплексор). 74HC4051 — высокоскоростная КМОП-версия, CD4051B — серия CD4000; onsemi указывает, что HC-версия совпадает по выводам с MC14051B, а тот — с CD4051. Общий обзор серий — в разделе «Логические микросхемы».

Выводы

74HC4051 и CD4051B, вид сверху. У TI для HC-версии входы адреса названы S0–S2, вход разрешения — E, у CD4051B — A, B, C и INH

Вывод	74HC4051 (TI)	CD4051B (TI)	Назначение
3	COM	COM OUT/IN	общий вывод
6	E (активный ноль)	INH	единица отключает все каналы
7	VEE	VEE	отрицательное питание аналоговой части, без него — на общий провод
8	GND	VSS	общий провод, к нему отсчитываются адресные входы
11, 10, 9	S0, S1, S2	A, B, C	номер канала в двоичном коде, A — младший разряд
16	VCC	VDD	плюс питания

Номер канала — двоичное число на адресных входах: при C = 1, B = 0, A = 1 подключён канал 5. Пока на входе разрешения единица, все ключи разомкнуты и общий вывод висит в воздухе.

Параметры

Параметр	74HC4051	CD4051B
Питание	2–6 В (HC), 4,5–5,5 В (HCT)	3–20 В (TI), 3–18 В (onsemi)
Размах VCC − VEE	2–10 В (TI), 2–12 В (onsemi)	до 20 В (TI), до 18 В (onsemi)
Сопротивление ключа при 4,5–5 В	70–90 Ом типично, до 150–190 Ом	250–470 Ом типично, до 1050 Ом
То же при ±4,5 В или 15 В	40–45 Ом типично, до 100–130 Ом при ±4,5 В	80–125 Ом типично, до 240–280 Ом при 15 В
Разброс между каналами	до 30 Ом при 4,5 В (onsemi)	до 70 Ом при 5 В (onsemi)
Утечка канала при 25 °C	до ±0,2 мкА при 6 В, до ±2 мкА во всём диапазоне	до ±100 нА при 18 В
Ток через ключ (предельно)	±25 мА	±25 мА (onsemi)
Полоса по уровню −3 дБ	145 МГц при ±2,25 В, 180 МГц при ±4,5 В	—
Ёмкость канала и общего вывода	5 и 25 пФ	—
Ток потребления в покое	до 12 мкА при 6 В и 25 °C	до 60 мкА при 5 В и 25 °C

Сопротивление ключа растёт с понижением питания и зависит от напряжения сигнала: TI и onsemi дают отдельные значения для всего диапазона и для краёв. Для 74HC4051 при питании 4,5 В onsemi гарантирует до 190 Ом во всём диапазоне сигнала и до 150 Ом у краёв.

Опрос датчиков через один вход АЦП

Типичная схема: восемь потенциометров или датчиков — на каналы, общий вывод — на вход АЦП, три вывода микроконтроллера — на адрес. Что влияет на точность:

Падение на ключе. Ток через ключ должен быть малым: TI рекомендует держать падение на нём не больше 0,6 В, onsemi — не больше 1,2 В. На входе АЦП ток — микроамперы, и падение ничтожно; нагружать мультиплексор, как реле, нельзя.
Утечка. Ток утечки 74HC4051 до ±0,2 мкА при 25 °C, протекая через источник сопротивлением 10 кОм, даёт ошибку до 2 мВ, а во всём диапазоне температур (±2 мкА) — до 20 мВ. Для сравнения, шаг 10-битного АЦП при 5 В — около 4,9 мВ. Поэтому источники с высоким сопротивлением буферизуют или выбирают меньшие номиналы.
Установление после переключения. Ключ замыкается за десятки наносекунд, но АЦП заряжает свою выборочную ёмкость через сопротивление источника и ключа. Для потенциометра 10 кОм в среднем положении (2,5 кОм) плюс 190 Ом ключа и около 30 пФ ёмкостей мультиплексора постоянная времени — около 80 нс, а время выборки самого АЦП обычно больше. Подробнее — в статье о времени выборки АЦП.

Управление и питание

Уровни. У 74HC4051 порог единицы на адресных входах — 3,15 В при питании 4,5 В и растёт с напряжением питания, поэтому от выводов 3,3 В при питании 5 В работа не гарантирована. Решения — питать мультиплексор от того же 3,3 В, взять 74HCT4051 с порогом единицы 2 В при питании 4,5–5,5 В или согласовать уровни, как на странице «Логические уровни». У CD4051B при питании 5 В порог единицы — 3,5 В.

Отрицательные сигналы. Через вывод VEE аналоговая часть получает отдельное отрицательное питание: при VCC = 5 В и VEE = −5 В ключи пропускают сигналы от −5 до +5 В, а адрес по-прежнему задаётся логикой 0–5 В относительно GND. TI называет это для CD4051B преобразованием логических уровней.

Выход за питание. Если напряжение на канале выйдет за пределы VCC или VEE, ток через защитные диоды может исказить сигналы на соседних каналах — это наведённый ток. onsemi для таких случаев рекомендует версии HC4851A и HC4852A с защитой от него. Если нужно не опрашивать аналоговые входы, а добавить цифровые выходы, подойдёт сдвиговый регистр 74HC595.

Частые вопросы

Как подключить 74HC4051 к Arduino?

Выводы питания VCC — к 5 В, GND и VEE — к общему проводу, E — к общему проводу или к выводу Arduino для отключения. Адресные S0, S1, S2 — к трём цифровым выводам, общий COM — к аналоговому входу, датчики — к каналам 0–7. Перед чтением канала выставляют его номер в двоичном коде на S0–S2.

Чем 74HC4051 отличается от CD4051?

Цоколёвка одинаковая, различаются питание и сопротивление ключа. 74HC4051 работает от 2 до 6 В, а с отрицательным VEE — до 10–12 В размаха; сопротивление ключа при 4,5 В — до 150–190 Ом. CD4051B работает до 18–20 В, но при 5 В его ключ — до 1050 Ом. Для 5 В и АЦП микроконтроллера удобнее 74HC4051.

Можно ли управлять 74HC4051 от 3,3 В при питании 5 В?

Без гарантии. У HC-версии порог единицы при питании 4,5 В — 3,15 В, а при 5 В он ещё выше, так что 3,3 В может не хватить. Варианты: питать мультиплексор от 3,3 В, взять 74HCT4051 с порогом 2 В или поставить преобразователь уровней.

Можно ли пропускать через 4051 отрицательное напряжение?

Да, для этого есть вывод VEE. При VCC = 5 В и VEE = −5 В аналоговый сигнал может быть от −5 до +5 В, а адресные входы по-прежнему управляются логикой 0–5 относительно GND. Размах VCC − VEE у 74HC4051 по TI — до 10 В, по onsemi — до 12 В.

Источники

Texas Instruments. CDx4HC405x, CDx4HCT405x High-Speed CMOS Logic Analog Multiplexer and Demultiplexer (SCHS122O, revised January 2026) — раздел 4 — выводы; 5.1 — ток через ключ ±25 мА; 5.4 — питание 2–6 В, VCC − VEE 2–10 В, примечание о падении на ключе до 0,6 В; 5.5 — rON, утечка, ICC, VIH; 5.7 — задержки; 5.9 — полоса, ёмкости, проникание
onsemi. MC74HC4051A, MC74HC4052A, MC74HC4053A: Analog Multiplexers/Demultiplexers (MC74HC4051A/D, Rev. 17, July 2026) — VCC − VEE до 12 В, напряжение на ключе до 1,2 В, Ron по диапазону и на краях, разброс между каналами; ссылка на HC4851A с защитой от наведённого тока
Texas Instruments. CD405xB CMOS Single 8-Channel Analog Multiplexer or Demultiplexer With Logic-Level Conversion (SCHS047O, revised May 2026) — выводы CD4051B; питание 3–20 В; rON при 5, 10 и 15 В; IDD; VIH; утечка канала
onsemi. MC14051B, MC14052B, MC14053B: Analog Multiplexers/Demultiplexers (MC14051B/D, Rev. 15, June 2024) — питание до 18 В, ток через ключ ±25 мА, Ron при 5, 10 и 15 В, напряжение на ключе до 600 мВ; совместимость по выводам с CD4051

Нашли ошибку?