模拟开关介绍与应用

模拟开关是一种三稳态电路，它可以根据选通端的电平，决定输人端与输出端的状态。当选通端处在选通状态时，输出端的状态取决于输人端的状态；当选通端处于截止状态时，则不管输人端电平如何，输出端都呈高阻状态。模拟开关在电子设备中主要起接通信号或断开信号的作用。由于模拟开关具有功耗低、速度快、无机械触点、体积小和使用寿命长等特点，因而，在自动控制系统和计算机中得到了广泛应用。 　　一、模拟开关的电路组成及工作原理         　　模拟开关电路由两个或非门、两个场效应管及一个非门组成，如图一所示。模拟开关的真值表见表一。  表一 Ｅ Ａ Ｂ 模拟开关是一种在电子系统中广泛使用的元件，它具备三稳态电路特性，通过选通端的电平控制，实现输入端和输出端的接通或断开。在选通状态下，输出端的状态取决于输入端，而在截止状态下，无论输入端电平如何，输出端都将呈现高阻状态，即不导通。这种功能使得模拟开关在电子设备中扮演着关键角色，尤其在信号路由、信号隔离和数据传输中。 模拟开关的电路通常由两个或非门、两个场效应管和一个非门组成。工作原理基于场效应管的开关特性，通过选通端E的高低电平控制场效应管的导通和截止，进而决定输出端B的状态。例如，当E和A均为高电平时，S2为低电平，S1为高电平，使VT1导通，VT2截止，输出端B与输入端A相同，实现信号传递。反之，如果E为低电平，A为高电平，S2为高电平，S1为低电平，VT1截止，VT2导通，依然保持信号传递。当E为低电平时，两个VT1和VT2都截止，电路进入高阻状态，阻止信号通过。 CMOS模拟开关集成电路是模拟开关的一种常见形式，它们根据功能和集成度的不同，包括了多种型号，如CD4066、CD4051、CD4052、CD4053、CD4067、CD4097和CD4529等。这些集成电路具有电平位移、双向传输和地址选择等功能，适用于各种复杂电路设计。 以CD4066为例，这是一个包含四个双向模拟开关的集成电路，每个开关都有输入端、输出端和一个选通端。当选通端为高电平，开关导通，反之则截止。CD4066常应用于采样信号保持电路，如图二所示，通过控制模拟开关，可以在采样结束后保持信号，便于后续处理。此外，它还可以用于四路信号交替显示装置，如图三所示，通过计数器和振荡器控制开关，实现多路信号在单线示波器上的连续显示，提高观测效率。 模拟开关在电子工程中扮演着不可或缺的角色，其低功耗、高速度、无机械触点和长寿命的特性使其在自动控制系统和计算机领域中有着广泛的应用。了解并熟练掌握模拟开关的原理和应用，对于设计高效、可靠的电子系统至关重要。