Перейти к содержанию

CD74HC4067 и CD74HCT4067 — аналоговые мультиплексоры на 16 каналов

CD74HC4067 — шестнадцатиканальный аналоговый мультиплексор: четыре адресных входа подключают общий вывод к одному из шестнадцати каналов, сигнал проходит в обе стороны. На нём собраны популярные модули «16 аналоговых входов на один вывод АЦП». Разбираем по даташиту TI выводы, адресацию, сопротивление и утечку ключа, отличие HC от HCT и расчёт времени установления при опросе датчиков.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

CD74HC4067 (Texas Instruments) — шестнадцать КМОП-ключей с одним общим выводом и дешифратором адреса «1 из 16». Он не усиливает и не формирует сигнал, а соединяет выбранный канал с общим выводом через сопротивление ключа, поэтому работает в обе стороны: шестнадцать входов на один выход или один вход на шестнадцать выходов. Это старший брат восьмиканальных 74HC4051 и CD4051, но без вывода VEE: сигнал на ключах должен лежать между GND и VCC. Общие сведения о таких схемах — в статьях «Аналоговый мультиплексор» и «Аналоговый ключ».

Коротко

  • Каналы — 16 двунаправленных ключей I0–I15 и общий вывод COMMON INPUT/OUTPUT.
  • Питание — CD74HC4067 2–6 В, CD74HCT4067 4,5–5,5 В; сигнал на ключах — от 0 до VCC.
  • Ключ — 70 Ом тип. при 4,5 В, до 270 Ом по всему сигналу и температурам; разброс между каналами 10 Ом тип.
  • Утечка — выключенного ключа до ±0,8 мкА при 25 °C и до ±8 мкА во всём диапазоне (VCC = 6 В).
  • Скорость — задержка сигнала через ключ до 15 нс, переключение канала до 60 нс при 4,5 В и 25 °C.
  • Корпуса — SOIC-24, SSOP-24, TSSOP-24, VSSOP-24, VQFN-24; −55…+125 °C.

Выводы

CD74HC4067, вид сверху: 1 COM, 2 I7, 3 I6, 4 I5, 5 I4, 6 I3, 7 I2, 8 I1, 9 I0, 10 S0, 11 S1, 12 GND, 13 S3, 14 S2, 15 E (инверсный), 16 I15, 17 I14, 18 I13, 19 I12, 20 I11, 21 I10, 22 I9, 23 I8, 24 VCCCD74HC40671COM2I73I64I55I46I37I28I19I010S011S112GND13S314S215/E16I1517I1418I1319I1220I1121I1022I923I824VCCвид сверху
CD74HC4067 в корпусах SOIC-24 и SSOP-24, вид сверху (рис. 4-1 даташита); COM — общий вывод COMMON INPUT/OUTPUT
ВыводОбозначениеНазначение
1COMMON INPUT/OUTPUTобщий вывод
2–9I7, I6, I5, I4, I3, I2, I1, I0каналы 7–0
10, 11, 14, 13S0, S1, S2, S3номер канала в двоичном коде, S0 — младший разряд
12GNDобщий провод
15E (инверсный)разрешение: единица размыкает все ключи
16–23I15, I14, I13, I12, I11, I10, I9, I8каналы 15–8
24VCCпитание

Обратите внимание на порядок адресных выводов: S2 — на выводе 14, а S3 — на выводе 13. Номер канала — двоичное число S3 S2 S1 S0 (табл. 4-1): при S3 = 1, S2 = 1, S1 = 0, S0 = 1 подключён канал I13.

Параметры

Значения — для CD74HC4067, если не указано иное (разд. 7, 8, 11 и 13 даташита).

ПараметрМин.Тип.Макс.Условия
Питание VCC (HC / HCT)2 / 4,5 В—6 / 5,5 Ввесь диапазон температур
Напряжение на ключе VIS0—VCC—
Единица на S0–S3, E (HC)1,5 / 3,15 / 4,2 В——VCC = 2 / 4,5 / 6 В
Ноль на S0–S3, E (HC)——0,5 / 1,35 / 1,8 ВVCC = 2 / 4,5 / 6 В
Единица и ноль (HCT)2 В—0,8 ВVCC = 4,5 В
RON, сигнал у края (VCC или GND)—70 Ом160 / 200 / 240 ОмVCC = 4,5 В, 1 мА; 25 °C / до 85 °C / до 125 °C
RON, сигнал во всём диапазоне—90 Ом180 / 225 / 270 ОмVCC = 4,5 В, 1 мА; то же
RON при VCC = 6 В (край / весь диапазон)—60 / 80 Ом140 / 160 Ом1 мА, 25 °C
Разброс RON между каналами—10 Ом—VCC = 4,5 В, 25 °C (8,5 Ом при 6 В)
Утечка выключенного ключа——±0,8 / ±8 мкАE = VCC, VCC = 6 В; 25 °C / −55…+125 °C
Ток покоя ICC——8 / 80 / 160 мкАVCC = 6 В; 25 °C / до 85 °C / до 125 °C
Задержка «вход ключа → выход»—6 нс15 нс6 нс: 5 В, 15 пФ; 15 нс: 4,5 В, 50 пФ, 25 °C
Включение канала по S0–S3—25 нс60 нсто же
Выключение по S0–S3 / по E—21 / 23 нс58 / 55 нсто же
Полоса по уровню −3 дБ—89 МГц—VCC = 4,5 В
Проникание выключенного ключа—−75 дБ—VCC = 4,5 В
Ёмкость канала / общего вывода—5 / 50 пФ——

Предельные режимы: VCC от −0,5 до 7 В, ток через вывод ключа ±25 мА, ток защитных диодов ±20 мА при выходе за −0,5 В или VCC + 0,5 В, ток по выводам VCC и GND ±50 мА. Тепловое сопротивление кристалл — среда — 84,8 °C/Вт у SOIC-24, 96,2 °C/Вт у SSOP-24 и 97,4 °C/Вт у TSSOP-24. Типовая кривая на рис. 14-1 показывает, что при VCC = 4,5 В сопротивление ключа максимально в середине диапазона сигнала — около 90 Ом при 1,5 В — и падает к краям.

HC или HCT

У HCT-версии пороги ТТЛ: единица — от 2 В, ноль — до 0,8 В при VCC = 4,5 В, а ключи те же — 70 Ом тип. Плата за это — дополнительный ток ΔICC: вход, на котором держат VCC − 2,1 В, добавляет до 360 мкА при 25 °C на одну единичную нагрузку. Входы S0–S3 — это 0,5 нагрузки, вход E — 0,3 (разд. 10). Наш расчёт для худшего случая, когда все пять управляющих входов стоят на уровне VCC − 2,1 В: (4 · 0,5 + 0,3) · 360 мкА ≈ 0,83 мА при 25 °C. Для батарейного устройства, управляемого выходами 3,3 В, это заметная прибавка к току покоя 8 мкА.

Для HC-версии при VCC = 5 В даташит порога единицы не даёт; линейная интерполяция между 3,15 В (4,5 В) и 4,2 В (6 В) — около 3,5 В (наш расчёт), что выше выхода микроконтроллера на 3,3 В. Наш вывод: при 5-вольтовом питании и 3,3-вольтовом управлении берут CD74HCT4067; второй вариант — питать HC-версию от 3,3 В, но для такого питания TI не нормирует сопротивление ключа, есть только значения при 2 В для порогов и при 4,5 и 6 В для RON. Подробнее о порогах — в статье «Логические уровни».

Опрос шестнадцати датчиков через один вход АЦП

Типичная схема: датчики или потенциометры — на I0–I15, общий вывод — на вход АЦП, четыре вывода микроконтроллера — на S0–S3, вход E — на общий провод. На точность влияют три вещи.

  1. Утечка. Ток утечки, протекая через выходное сопротивление источника, сдвигает напряжение. Наш расчёт для источника 10 кОм: при 25 °C — до 0,8 мкА · 10 кОм = 8 мВ, во всём диапазоне температур — до 80 мВ. Шаг 10-битного АЦП при опорном 5 В — около 4,9 мВ, поэтому высокоомные источники лучше буферизовать.
  2. Установление после смены канала. После переключения (до 60 нс при 4,5 В) вход АЦП и ёмкость общего вывода 50 пФ перезаряжаются через источник и ключ. Наш расчёт для источника 10 кОм: τ ≈ (10 кОм + 0,27 кОм) · (50 + 5) пФ ≈ 0,56 мкс; чтобы ошибка стала меньше половины шага 10-битного АЦП, нужно τ · ln 2048 ≈ 7,6 τ ≈ 4,3 мкс. Ёмкость выборки самого АЦП к этому добавляется — см. время выборки АЦП.
  3. Сигнал в пределах питания. Напряжение на канале не должно выходить за GND и VCC: при выходе за −0,5 В или VCC + 0,5 В открываются защитные диоды, и ток через них может искажать соседние каналы — это наведённый ток.

Наш вывод: при опросе по кругу выдерживают паузу после смены адреса или делают первое преобразование «холостым». Если датчики подключены длинными проводами, на каждом канале полезен RC-фильтр: конденсатор со стороны канала заряжает выборочную ёмкость АЦП и снижает требования к паузе.

Расхождения в документации

  • Время 6 нс. В свойствах на с. 1 написано «Break-before-make switching — 6 ns (typ) at 4.5V», но отдельного параметра «размыкание до замыкания» в таблицах нет. Единственное значение 6 нс в разд. 11 — задержка сигнала через ключ при VCC = 5 В и нагрузке 15 пФ. Наш вывод: число на с. 1 относится к задержке, а гарантированного зазора между выключением старого и включением нового канала даташит не даёт; о самом свойстве — в статье «Разрыв перед замыканием».
  • Нагрузочная способность. Свойства на с. 1 содержат типовую для логики строку о нагрузке 10 и 15 входов LSTTL, хотя цифровых выходов у мультиплексора нет — это остаток шаблона серии HC.
  • Корпуса. Рис. 4-1 подписан как PDIP, SOIC и SSOP (N, DW, DB), тепловая таблица содержит PDIP, а в приложении с заказными номерами (апрель 2026) PDIP нет, зато есть VSSOP-24 (DGS) и VQFN-24 (RGY). Нумерации выводов для VQFN-24 в даташите нет.
  • Сноска к CPD. Ёмкость рассеяния 96 пФ (HC) и 93 пФ (HCT) помечена сноской (1), но текста сноски в документе нет.
  • Термины. Раздел 10 назван «HTC Input Loading» вместо HCT.

Если каналов нужно восемь или требуется отрицательный сигнал с питанием VEE, подходит 74HC4051; если нужны отдельные ключи, а не мультиплексор, — CD4066.

Частые вопросы

Как выбрать канал у CD74HC4067?

Номер канала подают в двоичном коде на входы S0–S3, где S0 — младший разряд, а вход разрешения E держат в нуле. Например, S3 = 1, S2 = 0, S1 = 1, S0 = 0 подключают к общему выводу канал I10. Единица на E размыкает все шестнадцать ключей, и общий вывод остаётся неподключённым.

Можно ли управлять CD74HC4067 от 3,3 В при питании 5 В?

Гарантии нет. Порог единицы у HC-версии — 3,15 В при питании 4,5 В и 4,2 В при 6 В, а для 5 В даташит отдельного значения не даёт. Надёжные варианты — CD74HCT4067 с порогом 2 В при 4,5 В или питание HC-версии от тех же 3,3 В. Во втором случае учитывают, что сопротивление ключа TI нормирует только при 4,5 и 6 В.

Какой ток можно пропускать через ключ CD74HC4067?

Предельный ток через вывод ключа — ±25 мА, но это граница разрушения, а не рабочий режим. Сопротивление ключа гарантировано при токе 1 мА и достигает 270 Ом при 4,5 В во всём диапазоне сигнала и температур. Наш вывод: мультиплексор подходит для сигналов на входы АЦП, ОУ и логики, а нагрузку вроде светодиода или реле через него не коммутируют.

Чем CD74HC4067 отличается от 74HC4051?

У CD74HC4067 шестнадцать каналов и четыре адресных входа, у 74HC4051 — восемь каналов и три входа. Кроме того, у CD74HC4067 нет вывода отрицательного питания VEE: аналоговый сигнал должен оставаться между GND и VCC. Корпус у CD74HC4067 — 24 вывода против 16 у 74HC4051.

Источники

  1. Texas Instruments. CD74HC4067, CD74HCT4067 High-Speed CMOS Logic 16-Channel Analog Multiplexer and Demultiplexer (SCHS209D, November 1998, revised December 2024) — с. 1 — свойства и корпуса; разд. 4 — рис. 4-1 и табл. выводов, табл. 4-1 (выбор канала); разд. 5 — предельные режимы (VCC до 7 В, ток ключа ±25 мА); разд. 6 — тепловые сопротивления; разд. 7 — рабочие условия (HC 2–6 В, HCT 4,5–5,5 В, фронты входов); разд. 8–9 — пороги, RON, ΔRON, утечки, ICC, ΔICC у HCT; разд. 10 — единичные нагрузки входов HCT; разд. 11–12 — времена переключения, CI, CPD; разд. 13 — полоса 89 МГц, THD, проникание, ёмкости ключа; разд. 14 — типовая зависимость RON от сигнала; приложение — заказные номера и корпуса
  2. Texas Instruments. CD74HC4067 — страница изделия: описание и состав документации — текущая ревизия даташита — SCHS209D; используется для проверки актуальности документа

Нашли ошибку?

Смотрите также