模拟开关CD4053在单片机中的应用

发布日期:2023-01-16
模拟开关CD4053在单片机中的应用

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cd4053集成块引脚图

在数字化测量技术和微型计算机或带微处理器的测控系统中,常需要有多路参数的数据采集、巡回检测和控制。这类系统或装置可对几十点甚至上千点的参数进行自动的、按顺序的测量、显示或控制。若每一路都采用各自的放大器、采样 / 保持、A/D 转换等环节,不仅会使系统的成本增加,而且由于各组件特性的分散性给校准带来极大的困难,甚至使校准成为不可能。因此,通常采用公共的采样 / 保持、A/D 转换(有时也可将某些放大器共用)。为实现这种设计,通常需要采用集成模拟多路开关来实现。由于模拟开关采用了 MOS 管的开断性能,模拟开关回路可以实现较高的关断阻抗,一般是兆欧姆以上的关断阻抗和很低的导通阻抗,一般为几个欧姆级别,可以很好的实现信号链路切换和断开隔离的功能。而模拟开关 CD4053 在单片机中的应用就很普遍。

模拟开关CD4053的简介

开关在电路中起接通信号或断开信号的作用。最常见的可控开关是继电器,当给驱动继电器的驱动电路加高电平或低电平时,继电器就吸合或释放,其触点接通或断开电路。CMOS模拟开关是一种可控开关,它不像继电器那样可以用在大电流、高电压场合,而只适于处理幅度不超过其工作电压、电流较小的模拟或数字信号。

CD4053是三通道数字控制模拟开关,有三个独立的数字控制输入端A、B、C和INH输入,具有低导通阻抗和低截止漏电流。幅值为4.5~20V的数字信号可控制峰-峰值至20V的数字信号。例如若VDD==5,VSS=0,VEE=-13.5V,则0~5V的数字信号可控制-13.5~4.5V的模拟信号。这些开关电路在VDD-VSS和VDD-VEE电源范围内具有极低的静态功耗,与控制信号的逻辑状态无关。当INH输入端=“1”时,所有通道截止。控制输入端为高电平时“0”通道被选,反之“1”通道被选。其引脚图如下所示。

(1)16引脚:符号VDD,引脚功能是电源+;

(2)8引脚:符号Vss,引脚功能是数字信号接地端;

(3)7引脚:符号VEE,引脚功能是模拟信号接地端;

(4)6引脚:符号INH,引脚功能是禁止端为零时,CMOS三组二路模拟开关CD4053BE工作,否则CMOS三组二路模拟开关CD4053BE被禁止;

(5)4引脚:符号OUT/INcxorcy,引脚功能是公共输出/输入端cx或cy;

(6)15引脚:符号OUT/INbxorby,引脚功能是公共输出/输入端bx或by;

(7)14引脚:符号OUT/INaxoray,引脚功能是公共输出/输入端ax或ay;

(8)9、10、11引脚:符号c、b、a,引脚功能是控制端当cba分别为000时,“开”通道cx,bx,ax,这三个通道工作。当cba分别为001时,“开”通道cx,bx,ay当cba分别为010时,“开”通道cx,by,ax当cba分别为011时,“开”通道cx,by,ay当cba分别为100时,“开”通道cy,bx,ax当cba分别为101时,“开”通道cy,bx,ay当cba分别为110时,“开”通道cy,by,ax当cba分别为111时,“开”通道cy,by,ay(9)1、2、3、5、12、13引脚:符号by、bx、cx、cy、ay、ax,引脚功能是by、bx、cx、cy、ay、ax输入/输出端。

模拟开关CD4053与单片机的连接

所谓模拟开关,实际上就是MOS管构成的传输门。模拟开关的电压电流关系具有电阻的性质,即电流趋于零时压降也趋于零。它类似于实际的开关,信号电流一定是从输入端流到输出端,信号是传过去的,而且模拟开关的信号传达方向可以是双向的。

如下图所示,输入模拟量A1与输入模拟量A2分别输入到CD4053的ax,ay,而CD4053的输出a连接到A/D转换器中,同时CD4053的A由单片机的P1.1控制管脚控制,根据CD4053输入输出状态的真值表得到,当P1.1=A=0时,a=ax;当P1.1=A=1时,a=ay。即当单片机P1.1=0时,单片机得到的是输入模拟量A1的转换数据;而当单片机P1.1=1时,单片机得到的是输入模拟量A2的转换数据。

同样,当实现更多通道的开关时,就需要应用模拟开关CD4053的B、C通道。如输入模拟量B1与输入模拟量B2分别输入到CD4053的bx,by,而CD4053的输出b连接到A/D转换器中,同时CD4053的B由单片机的P1.2控制管脚控制,根据CD4053输入输出状态的真值表得到,当P1.2=B=0时,b=bx;当P1.2=B=1时,b=by。即当单片机P1.2=0时,单片机得到的是输入模拟量B1的转换数据;而当单片机P1.2=1时,单片机得到的是输入模拟量B2的转换数据。模拟开关CD4053C通道的工作原理也是如此。

最后值得一提的是,当模拟开关CD4053需要控制模拟量为负数的导通与断开时,即输入模拟量为负数时,模拟开关CD4053的管脚7(VEE)必须连接到电源负电压(一般为-5V),只有这样,模拟开关CD4053的输出量才能与输入模拟量一样同为负数,否则其输出量会与输入模拟量不一致,这也就失去了模拟开关的作用。

关于CD4053,单片机就介绍完了,您有什么想法可以联系小编。

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