[計(jì)算機(jī)軟件及應(yīng)用]9-2數(shù)據(jù)采集(已修改)
2024-12-20 02:19 本頁面
【正文】 1 167。 模擬多路開關(guān) 一、概述 模擬多路開關(guān)， 簡(jiǎn)稱多路開關(guān)， 是一種重要的器件，在多路被測(cè)信號(hào)共用一路 A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，常用來將多路被測(cè)信號(hào)分時(shí)傳送到 A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行切換，以便計(jì)算機(jī)能對(duì)多路被測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理。 多路開關(guān)可分為兩類： ? 機(jī)電式，主要用于大電流、高電壓、低速切換場(chǎng)合； ? 電子式，主要用于小電流、低電壓、高速切換場(chǎng)合；是一種集成化無觸點(diǎn)開關(guān)，壽命長(zhǎng)、體積小、對(duì)系統(tǒng)干擾小，在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中得到了被廣泛采用。 2 電子式多路開關(guān)根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為三種： ? 雙極型晶體管開關(guān)： 工作速度快、導(dǎo)通電阻大，屬于電流控制器件；功耗大、集成度低，只能一個(gè)方向傳遞信號(hào)電流。 ? 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管開關(guān)： 從兩個(gè)方向?qū)π盘?hào)進(jìn)行開關(guān)控制，接通時(shí)間可做到 10100ns，導(dǎo)通電阻 5100歐；結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管為分立器件，需要專門的電平轉(zhuǎn)換電路來驅(qū)動(dòng)，使用時(shí)不方便。 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管開關(guān)： 最常用的是 CMOS場(chǎng)效應(yīng)管，其導(dǎo)通電阻 Ron隨信號(hào)電壓變化波動(dòng)小，一般小于 100歐，開關(guān)接通時(shí)間短，小于 100ns。與驅(qū)動(dòng)電路集成容易。 ? 集成電路開關(guān)： 將場(chǎng)效應(yīng)多路開關(guān)、地址計(jì)數(shù)器、譯碼器及控制電路等集成在一塊芯片上而構(gòu)成的器件。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要使用電子式多路開關(guān)。 3 二、多路開關(guān)的工作原理 ? 雙極型晶體管開關(guān)工作原理示意圖如下所示。 模 擬 信 號(hào) 1通 道 選 擇 1??模 擬 信 號(hào) 8通 道 選 擇 8U 0R 2 1R 2 8+ 1 5 V+ 1 5 VR 1 1R 1 8U c 1U c 8U i 8U i 1T 1T’1T 8T’8當(dāng) Uc1 = 0時(shí)，晶體管 截止，晶體管 導(dǎo)通，輸出信號(hào) 其它同理?？刂菩盘?hào) Uc1 – Uc8不能同時(shí)有兩個(gè)以上為零。 39。1T 1T1iU4 ? 場(chǎng)效應(yīng)管開關(guān)工作原理示意圖如下所示。 ??U 0R 2 1 2 0 VR 1 1U c 1U i 1T 1T’1+ 4 VR 2 8 2 0 VR 1 8U c 8U i 8T 8T’+ 4 V8P溝道絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)開關(guān)管。當(dāng) Uc1=1，開關(guān)控制管 導(dǎo)通，場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通， U0=Ui1；其它原理相同。 39。1T5 ? 集成多路開關(guān)工作原理如下。 11 52U i 1T 11 6U i 2T 2?U i 1 5T 1 5U i 1 6T 1 6四 十 六 譯 碼 器四 位 計(jì) 數(shù) 器?計(jì) 數(shù)U 023222120由計(jì)算機(jī)送出四位二進(jìn)制數(shù)，例如選擇第 2 路輸入信號(hào)，計(jì)數(shù)器置成 0001，四 十六譯碼器譯碼，第 2條輸出線高電平，場(chǎng)效應(yīng)管 T1導(dǎo)通， U0 = Ui1，選中第 1路。 如果要連續(xù)選通第 1路 第 3路信號(hào)，可在計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)端加脈沖，來一次脈沖 +1，依次輸出 000 00 0011。 6 三、多路開關(guān)的主要指標(biāo) 1） RON：導(dǎo)通電阻； 2） RONVS：導(dǎo)通電阻溫度漂移； 3） IC：開關(guān)接通電流； 4） IS：開關(guān)斷開時(shí)的泄漏電流； 5） CS：開關(guān)斷開時(shí)，開關(guān)對(duì)地電容； 6） COUT：開關(guān)斷開時(shí)，輸出端對(duì)地電容； 7） tON：選通信號(hào) EN達(dá)到 50%到開關(guān)接通的延遲時(shí)間； 8） tOFF：選通信號(hào) EN達(dá)到 50%到開關(guān)斷開的延遲時(shí)間； 9） tOPEN：開關(guān)切換時(shí)間。兩通道均為斷開時(shí)，從一個(gè)通道接通狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)通道接通狀態(tài)，并達(dá)到穩(wěn)定所用的時(shí)間。 7 四、多路開關(guān)集成芯片 在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中常用的模擬多路開關(guān)集成芯片有 AD公司的AD750 AD7503， RCA公司的 CD4051， MOTOLOLA公司的 MC14051等。 AD7501 AD7501采用 16腳雙列直插式封裝， 8通道單刀式結(jié)構(gòu)，引腳1 15分別接 177。 15V電源，腳 2接地。 電 平 轉(zhuǎn) 換譯 碼 驅(qū) 動(dòng)O U TS 1 S 8V D DV S SG N D（ + 1 5 V ）（ 1 5 V ）E NA 0A 1A 2. . .. . .12345678161514131211109A 1G N DE NA 2S 8S 7S 6S 5S 2S 3S 4O U TS 1V D DV S SA 0AD7501是有 8個(gè)輸入通道（ S1 S8）； 1個(gè)輸出通道（ OUT）的CMOS多路開關(guān)。由三個(gè)地址線 (A 0)和 EN進(jìn)行 1/8選擇。 8 AD7501真值表 A2 A1 A0 EN 導(dǎo)通 0 0 0 1 1 0 0 1 1 2 0 1 0 1 3 0 1 1 1 4 1 0 0 1 5 1 0 1 1 6 1 1 0 1 7 1 1 1 1 8 0 無 注：片上所有邏輯輸入與 TTL及 CMOS電路兼容；單向多到一。 9 CD4501（自學(xué)） （◎ ▲ ◎） CD4501采用 16腳雙列直插式封裝， 8通道單刀式結(jié)構(gòu)，允許雙向使用，可用于多到一、一到多的雙向輸出切換。 電 平 轉(zhuǎn) 換譯 碼 驅(qū) 動(dòng). . .S m S 7V D DV E E地（ + 1 5 V ）（ 1 5 V ）I N HABC123456781 61 51 41 31 21 11 09S 4S 6S mS 5I N HS 0G N DS 2S 3CS 1V D DV S SA
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