Перейти к содержанию

Аналоговый мультиплексор

Аналоговый мультиплексор подключает один общий вывод к одному из нескольких каналов по двоичному адресу. Внутри — КМОП-ключи, поэтому сигнал проходит в обе стороны, но с сопротивлением, утечкой и ёмкостью, которые надо учитывать.

Обновлено Редакция GAW

Аналоговый мультиплексор — микросхема из нескольких КМОП-ключей с одним общим выводом и дешифратором адреса. Двоичный код на адресных входах замыкает один из ключей, и выбранный канал соединяется с общим выводом. Поскольку ключ — это просто открытый канал транзисторов, сигнал проходит в обе стороны: та же микросхема работает и как демультиплексор, распределяя один сигнал по нескольким выходам.

Ключ не идеален, и в даташите описывают его свойства:

ПараметрЧто означает74HC4051 (TI)CD4051B (TI)
rONсопротивление замкнутого ключа70 Ом типично при 4,5 В470 Ом типично при 5 В, 125 Ом при 15 В
ΔrONразброс между каналами10 Ом типично15 Ом при 5 В
Утечкаток через разомкнутый ключдо ±0,2 мкА при 25 °Cдо ±100 нА при 18 В
Ёмкостьёмкость канала и общего вывода5 и 25 пФ—
Полосачастота спада на 3 дБ145–180 МГц—

Сопротивление ключа зависит от напряжения питания и сигнала: с ростом питания оно падает. Утечка, протекая через сопротивление источника, даёт ошибку напряжения — подробнее о ней в статье о токе утечки. При опросе датчиков через АЦП важна ещё и ёмкость: после переключения канала ей нужно время на перезаряд, как и выборочной ёмкости АЦП, — см. время выборки АЦП.

У классических мультиплексоров серий 4000 и 74HC есть вывод VEE — отрицательное питание аналоговой части: с ним ключи пропускают двуполярные сигналы, а адрес задаётся логикой относительно общего провода. Переключение каналов идёт без перекрытия — см. разрыв до замыкания. Выводы, параметры и расчёт точности на примере восьмиканальных микросхем — в карточке 74HC4051 и CD4051.

Частые вопросы

Чем аналоговый мультиплексор отличается от цифрового?

Цифровой мультиплексор выбирает один из входов и формирует на выходе логический уровень заново — сигнал идёт только в одну сторону. Аналоговый просто замыкает ключ между общим выводом и каналом: проходит любое напряжение в пределах питания, в обе стороны, но через сопротивление ключа. TI для CD4051B прямо пишет, что микросхема не отдаёт и не потребляет ток сама — он лишь проходит через неё.

Зачем аналоговому мультиплексору вывод VEE?

Это отрицательное питание аналоговой части. С ним ключи пропускают двуполярный сигнал, например от −5 до +5 В, а адресные входы остаются логикой относительно общего провода. Если отрицательные сигналы не нужны, VEE соединяют с общим проводом.

Почему через мультиплексор нельзя питать нагрузку?

У ключа сопротивление в десятки и сотни ом, а ток ограничен: у 74HC4051 предельно ±25 мА. TI рекомендует держать падение на ключе не больше 0,6 В. Мультиплексор предназначен для сигналов — входов АЦП, звука, датчиков — а не для коммутации питания.

Источники

  1. Texas Instruments. CDx4HC405x, CDx4HCT405x High-Speed CMOS Logic Analog Multiplexer and Demultiplexer (SCHS122O, revised January 2026) — двунаправленный ключ; rON 70 Ом типично при 4,5 В; утечка; ёмкость канала 5 пФ и общего вывода 25 пФ; полоса 145–180 МГц; переключение без перекрытия каналов
  2. Texas Instruments. CD405xB CMOS Single 8-Channel Analog Multiplexer or Demultiplexer With Logic-Level Conversion (SCHS047O, revised May 2026) — rON 470 Ом типично при 5 В и 125 Ом при 15 В; преобразование логических уровней: адрес относительно VSS, сигнал — между VDD и VEE; микросхема не усиливает и не формирует сигнал

Нашли ошибку?

Смотрите также