CMOS (Complementary metal-oxide-semiconductor) jest typem MOSFET wykorzystującym symetryczne i komplementarne pary MOSFETów typu n i p w funkcjonowaniu logicznym. Niektóre popularne układy CMOS to; liczniki jak CD4017, dekodery (CD4028 i CD4511), oraz przełączniki analogowe, np. CD4066, między innymi.
Na potrzeby dzisiejszego artykułu poznamy przełącznik analogowy CD4066 quad bilateral.
1. Co to jest CD4066?
CD4066 to układ scalony CMOS z czterema przełącznikami należący do rodziny układów scalonych CD4000. Należy on do kategorii przełączników analogowych.
Jeden z układów serii CD4000
Źródło; Wikipedia
Konstrukcja 4-bilateralnego przełącznika w CD4066 służy głównie do przesyłania sygnałów analogowych lub cyfrowych oraz multipleksowania.
2. Konfiguracja pinów.
CD4066 quad bilateral switch jest 14-pinowym układem scalonym. Poniżej omówimy funkcjonalność poszczególnych pinów.
Piny 1, 3, 8, 11 - Są to piny wejściowe dla przełączników 4-bilateralnych.
CD4066-Piny 10, 9, 4, 2 - Są to piny wyjściowe dla przełączników quad bilateral.
Piny 13, 12, 6, 5 - Są to piny sterujące dla układu CD4066.
VCC (pin14) - Jest to źródło zasilania dla układu scalonego.
Masa (pin7) - jest to pin masy układu scalonego.
3. Właściwości
Specyfikacje i cechy CD4066 są następujące;
Po pierwsze, mają niską rezystancję wewnętrzną wynoszącą 5ohm i rezystancję w stanie włączenia wynoszącą 5Ω.
Maksymalne napięcie pinu sterującego przy niskich poziomach wynosi 0,9V, natomiast jego minimalne napięcie przy wysokich poziomach wynosi 11V.
Również opakowania układów CD4066 to często 14-pinowe PDIP, PDSO, lub GDIP/DIP14, SO14, lub TSSOP14. Dodatkowo, układy te posiadają po cztery kanały.
Oprócz tego, że ma wysoką liniowość, ma też wysoki stosunek napięcia on/off o/p i impedancję sterującą i/p.
Następnie, odporność na szumy wynosi 0.45 VDD, a także posiada przełączanie analogowe peak-to-peak na poziomie ±7.5V.
Następnie, jego temperatura pracy mieści się w zakresie od -55°C do 125°C.
Posiada napięcie pracy w zakresie od 3V do 18V oraz maksymalne napięcie przełączania 20V.
Ponadto charakteryzuje się szerokością pasma 40 MHz i konfiguracją SPST 1:1.
Symbol SPST
Źródło; Wikipedia
Ma mniejszy przesłuch wśród czterech przełączników -50Db przy RL równym 1kΩ.
● Wreszcie, ma wysoki prąd wyjściowy 0,4mA i niski upływ przełącznika w stanie wyłączonym.
Uwaga; CD4066 i CD4016 są bardzo podobne w konfiguracji pinów. Jednak cechą wyróżniającą jest rezystancja wewnętrzna. CD4016 ma rezystancję 200Ω, natomiast rezystancja w CD4066 wynosi 5Ω. Z tego powodu CD4066Ω nadaje się głównie do zastosowań przy słabych sygnałach, takich jak sygnały audio.
4. Gdzie można użyć CD4066 Quad Bilateral Switch?
Często można znaleźć w CD4066 quad przełącznik dwustronny aplikacji multipleksowania i w izolacji sygnałów. A ponieważ jest dwustronny, można go używać zarówno w sygnałach analogowych, jak i cyfrowych.
Ponadto, poza normalnym zakresem napięć roboczych od 3V do 18V, można również 15V, 10V lub 5V napięć nominalnych. I może dojść do napięcia szczytowego 20V.
Przewagą przełącznika 4-kanałowego nad jednokanałowym IC jest stała impedancja ON w całym zakresie napięć wejściowych. Dodatkowo napięcie szczytowego wejścia jest zbliżone do napięcia całkowitego zasilania.
5. Jak używać CD4066 Quad Bilateral
Przełącznik analogowy CD4066 działa poprzez cztery sygnały przełączające (często analogowe) poprzez sterowanie cyfrowe. Tak więc, po zastosowaniu wejściowego sygnału analogowego do przełącznika, będzie on postępował do wejścia zacisku sterującego. Następnie otrzymujemy sygnał wyjściowy.
CD4066 jest przełącznikiem dwustronnym. W związku z tym może pracować w kierunku wstecznym i do przodu.
Tak więc, każdy przełącznik ma dwa piny, to jest pin wyjściowy i pin wejściowy, realizujący przełączanie napięcia.
Pin14 ma połączenie z zaciskiem +ve, natomiast pin7 jest przy zacisku masy w obwodzie.
Jeśli masz wejście sterujące o wartości 1, zaciski przełączników rozwijają niską impedancję, powodując stan załączenia. Odwrotnie, wejście sterujące o wartości 0 spowoduje wyłączenie przełączników, a zaciski przełączników będą miały wysoką impedancję.
Dla lepszego zrozumienia rozważmy schemat obwodu pojedynczego przełącznika, który wykorzystuje układ scalony CD4066.
Wymagane komponenty elektroniczne
Układ scalony przełącznika CD4066,
Silnik prądu stałego, oraz
Źródło baterii - 12V zasilania.
Podłączyliśmy silnik prądu stałego w szeregu z naszym przełącznikiem IC. Następnie, 12V dostarcza wymaganej energii potrzebnej do uruchomienia silnika. Dalej, w zależności od zakresu przełącznika IC, będziesz miał zmienny zakres napięcia od 5V do 18V.
Schemat pojedynczego obwodu z użyciem CD4066 IC
Działanie obwodu
Po symulacji obwodu zauważamy, że przy braku sygnału sterującego silnik przestaje działać. Natomiast po podaniu wysokiego logicznego sygnału sterującego na pin sterujący przełącznika, silnik włącza się i zaczyna się obracać.
Możemy stwierdzić, że funkcją przełącznika jest wykorzystanie sygnału zasilania do modyfikacji sygnału sterującego. Jako taki, może pracować jako przełączany multiplekser.
CD4066 Multiplekser 4×1
W naszej drugiej aplikacji wykorzystamy multiplekser CD4066 IC o działaniu cztery na jeden. Posiada on jedno wyjście i cztery linie wyboru (czyli piny sterujące). Następnie, projektując obwód wykorzystujący multiplekser IC, będziesz musiał połączyć wszystkie piny wyjściowe do wspólnego punktu.
Aby lepiej zrozumieć nasze wyjaśnienie, sprawdź schemat obwodu poniżej;
Układ multipleksera CD4066
6. Zastosowania
Możesz znaleźć CD4066 quad bilateral w szerokim zakresie zastosowań, takich jak;
Filtr martwego pasma,
Obwody próbkujące i wstrzymujące (S&H),
Konwersja sygnałów cyfrowych na analogowe lub analogowo-cyfrowe,
4-wejściowy multiplekser w systemach elektronicznych,
Wzmocnienie sygnału analogowego, impedancja fazowa oraz cyfrowe sterowanie częstotliwością,
W realizacji bramek logicznych transmisji,
Sterowanie tłumikiem,
Implementacja logiki CMOS,
Modulatory, demodulatory, choppery, przełączniki komutacyjne,
Przełączanie sieci,
Multipleksowanie i przełączanie sygnałów cyfrowych i analogowych, oraz
Proces multipleksowania
Źródło; Wikipedia
● Układy próbkujące i wstrzymujące.
Podsumowanie
Krótko mówiąc, CD4066 jest przełącznikiem 4-bilateralnym z czterema wbudowanymi przełącznikami, którymi sterujesz dyskretnie za pomocą pinu sterującego. Jego dwustronna cecha wynika z tego, że może przewodzić zarówno w kierunku do przodu jak i do tyłu jako przełącznik multipleksera.
Wreszcie, jeśli masz jakieś pytania lub wyjaśnienia, uprzejmie prosimy o kontakt.