Мультиплексоры/демультиплексоры и ключи

Мультиплексоры/демультиплексоры – важный класс логических схем малой степени интеграции. Их довольно часто применяют и в современных схемах совместно с микроконтроллерами – для сокращения числа необходимых соединений.

Мультиплексором называют схему, которая соединяет единственный входной вывод напрямую с одним из нескольких выходных (как правило, четырех или восьми), в зависимости от поданного на нее двоичного кода (схема «1 –> 8»). Соответственно, демультиплексор осуществляет обратную операцию – пропускает сигнал с одного из нескольких выводов на единственный выходной (схема «8 –> 1»). Фишка состоит в том, что в КМОП‑версии они прекрасно коммутируют не только цифровые, но и аналоговые сигналы, причем в обе стороны!

Такие мультиплексоры/демультиплексоры делают на ключах – специальным образом включенных полевых транзисторах по технологии КМОП. Простейший такой ключ изображен на рис. 15.9, а . Выпускаются также и микросхемы, содержащие просто наборы отдельных ключей, – например, 590КН2 и аналогичные, мы еще с ними столкнемся. Такие ключи широко используются в составе микросхем средней и большой степени интеграции – в аналого‑цифровых и цифроаналоговых преобразователях, например. Также они практически заменили механические переключатели в коммутаторах телевизионных каналов, используются в цифровых переменных резисторах, электронных реле и т. д.

На рис. 15.9, б приведена для примера схема разводки выводов микросхемы 561КП2, которая представляет собой восьмиканальный мультиплексор/демультиплексор (561КП1 делает то же самое, но содержит два четырехканальных мультиплексора).

Эта микросхема коммутирует один из выводов, обозначенных как 0–7, к выводу Q , в зависимости от поданного на управляющие входы А‑С двоичного кода. Очень важную функцию осуществляет вход Е (с инверсией, т. е. активный уровень на нем – низкий) – это вход разрешения, и если на нем присутствует высокий уровень, то все каналы размыкаются.

Рис. 15.9. Использование КМОП ‑ключей:

_{а – простейший униполярный ключ,}

_{б – разводка выводов мультиплексора/демультиплексора 561КП2}

Специально для коммутации переменных аналоговых сигналов у 561КП2 предусмотрено подключение отрицательного питания (вывод 7 ), в случае цифровых же сигналов этот вывод коммутируется просто на «землю». Размах питания между выводами 7 и 16 не может превышать предельно допустимого для однополярного питания 561‑й серии значения 15–18 В, т. е. двухполярное питание возможно примерно до ±8 В. Однако уровень сигнала управления (как по входам А‑С , так и по Е ) при этом отсчитывается от «цифровой земли», которая установлена потенциалом вывода 8 . При этом аналоговый сигнал по амплитуде может достигать почти значений питания, только для получения минимума искажений коммутируемые токи также должны быть малы.

ГЛАВА 16