多路复用器和模拟开关
多路复用器（MULTIPLEXER也称为数据选择器）是用来选择数字信号通路的；模拟开
关是传递模拟信号的，因为数字信号也是由高低两个模拟电压组成的，所以模拟开关也能
传递数字信号。

在CMOS多路复用器中，因为其数据通道也是模拟开关结构，所以也能用于选择多路模拟信号。

但是TTL的多路复用器就不能选择模拟信号.。

用CMOS勺多路复用器或模拟开关传递模拟信号时要注意：模拟信号的变化值必须在正负电源电压之间，譬如要传递有正负半周的正弦波时，必须使用正负电源且电源电压大于传递的模拟信号峰值，这时其控制或地址信号必须以负电源电压为0,而以正电源电压为 1; 或者用单电源供电，而使模拟信号的变化中值在1/2电源电压上，传递之后再恢复到原来
的值。

一、常用CMO模拟开关引脚功能和工作原理
1. 四双向模拟开关 CD4066
CD4066的引脚功能如下图所示。

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；当控制端加低电平时开关截止。

模拟开关导通时，导通电阻为几十欧姆；模拟开关截止
时，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，典型值为一50dB。

2. 单八路模拟开关 CD4051
CD4051引脚功能如下图所示。

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。

此外，CD4051还设有另外一个电源端 VEE以作为电平位移时使用，从而使得通常在单组电源供电条件下工作的 CMO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斗5V, VSS=0V
当VEE=- 5V时，只要对此模拟开关施加0〜5V的数字控制信号，就可控制幅度范围为-5V〜
+ 5V的模拟信号。

VD[>
CUT/I^
VEE
S CD4O51
11 LO 9
&
I I 1 I
ABC 】MH
3.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, CD4052的引脚功能如下图所示。

由输
入地址码AB来决定。

vss
CO4Q52
10 9 «
A 日TCSH
4. 三组二路模拟开关 CD4053
CD4053的引脚功能如下图所示。

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。

鑑
訝
bxblxtY
5. 十六路模拟开关 CD4067
CD4067的引脚功能如图所示。

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。

、CMOS模拟开关典型应用举例
1. 单按钮音量控制器
单按钮音量控制器电路如下图所示。

VMOS管VT1作为一个可变电阻并接在音响装置的
音量电位器输出端与地之间。

VT1的D极和S极之间的电阻随 VGS成反比变化，因此控制VGS
就可实现对音量大小的控制。

VT1的G极接有3个模拟开关S1〜S3和一个100卩F的电容，
其中100卩F电容起电压保持作用。

由于VMOST的G极和S极之间的电阻极高，故 100卩F
电容上的电压可长时间基本保持不变。

模拟开关S1为电容提供充电回路，当S1导通时，电
源通过S1给电容充电，电容上电压不断增高，使VT1导通电阻越来越小，使音量也越来越
小。

模拟开关S2为电容提供放电回路，当 S2导通时，电容通过 S2放电，电容上电压不断下降，使音量越来越大。

模拟开关S3起开机音量复位作用，开机时，电源在S3控制端产生
一短暂的正脉冲，使 S3导通，由于与S3连接的电阻较小，故使电容很快充到一定的电压，使起始音量处于较小的状态。

F1〜F6及其外围元件组成长短脉冲识别电路。

静态时，F1、F2输入为高电平，当较长时间按压按钮开关AN时，F4输出变高，经100k电阻给3.3卩F
电容充电，当充电电压超过 CMOS1转换电压时，F5输出由高变低，F6输出由低变高，模拟开关S2导通，100卩F电容放电，音量变大。

与此同时，F1输出也变高，也给电容充电，但
F1输出的一次正跳变不足以使电容上电压超过转换电压，故F2输出仍为高电平，F3输出低
电平，模拟开关 S1保持截止。

当连续按动按钮开关AN时，F4输出也不断变化，输出为高
时，给电容充电，而输出变低时，电容又很快通过二极管VD3放电，故电容上电压总是达不
到转换电压，因此F6输出一直为低。

而此时F1输出连续高低变化，经二极管整流不断给电
容充电，使3.3卩F电容上电压迅速达到转换电压，F2输出变低，F3输出变高，模拟开关
S1导通，给电容充电，音量变小。

由此，利用一只按钮开关，实现了对音量的大小控。

2. 四路视频信号切换器
四路视频信号切换器电路如下图所示。

“与非”门YF3、YF4组成脉冲振荡器，振荡频率
由100k电位器调节。

若嫌调节范围不够，可适当更换0.47卩F电容和100k电阻。

脉冲振荡
器受YF1、YF2组成的双稳态电路的控制，按S1时，YF1输出低电平，脉冲振荡器停振；按
S2时，YF1输出高电平，脉冲振荡器开始振荡。

脉冲振荡器的输出作为CD4017十进制计数器的时钟，使Y0〜Y3依次出现高电平，相应的四个模拟开关依次导通，由Vi1〜Vi4输入的视频信号被依次切换至输出端，完成了四路视频信号的切换。

显然，增加一片CD4066可做成八路视频信号切换器，相应地，由Y0〜Y7进行模拟开关控制，Y8连至Cr。

依此类推，可
做成更多路数的视频信号切换器。

而且，输入、输出也可以是其它形式的信号。

如要求视频、
音频信号同传，则并接上相应数量的模拟开关即可。

CD4O17 . BN
Cr
Y3 Y4
V吃4
3. 数控电阻网络
数字控制电阻网络电阻值大小的电路如下图所示。

图中，CD4066的四个独立开关分别
并接在四个串接电阻上，电阻的值是按二进制位权关系选择的。

当某个开关接通时，并接在
该开关上的电阻被短路，此处假设该电阻阻值R?RON（ RON为模拟开关的导通电阻）；当某
个开关断开时，电阻两端阻值仍保持原阻值不变，此处假设该电阻阻值R?ROFF（ ROFF为模
拟开关断开时的电阻）。

四个开关的控制端由四位二进制数A B C D控制，因此，在 A、
2〜16种
B C D 端输入不同的四位二进制数，可控制电阻网络的电阻变化，并从其上获得 不同的电
阻值。

4. 音量调节电路
音量调节电路如下图所示。

音频信号由
V 端输入，经分压电阻 R11和隔直电容加到由
R1〜R10构成的加/减电阻网络。

CD40192为十进制加/减计数器，“与非”门YF3 YF4构
成低频振荡器，“与非”门YF1、YF2分别为加计数端 CPU 和减计数端CPD 的计数闸门。

当D1端为高电平时，闸门 YF1开通，低频脉冲经 YF1加到CD40192的CPU 端，使其作 加法计数，输出端Q （〜Q3数据增大，使16路模拟开关的刀向低端转换， 顺序接通R1〜R10, 接通的电阻增大，经与 R11分压后，使输出音频信号 Vo 增大；当D2端为高电平时，闸门 YF2开通，
低频脉冲经 YF2加到CD40192的CPD 端，使其作减法计数，输出端 Q （〜Q3数据
减小，使16路模拟开关的刀向高端转换，顺序接通 R10〜R1，接通的电阻减小，经与
R11
分压后，使输出音频信号 Vo
减小
和沖RLL
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