2.4.2. Ключи и мультиплексоры

Микросхемы К176КТ1, К561КТЗ, КР1561КТЗ (рис. 250) содержат по четыре аналоговых ключа. Каждый ключ имеет три вывода - два информационных А и В и один управляющий С. При подаче лог. 0 на вход С информационные выводы разомкнуты между собой и паспортный ток утечки между ними не превышает 2 мкА (реально значительно меньше). При подаче лог. 1 на вход С сопротивление ключа уменьшается до нескольких сотен Ом. Это сопротивление нелинейно и зависит от напряжения между информационным выводом, на который подается входной сигнал, и общим проводом. Максимальное сопротивление ключ имеет при указанном напряжении, близком к половине напряжения питания, минимальное - при .напряжении, близком к нулю или напряжению питания.

В табл. 9 приведены минимальное и максимальное сопротивление открытого ключа при изменении напряжения на его информационном входе при различных напряжениях питания. Как видно из таблицы, при напряжении питания 3…5 В ключ К176КТ1 может пропускать сигнал, лишь близкий к напряжению питания или нулю, то есть только цифровой сигнал. Аналоговый сигнал, меняющийся в диапазоне от нуля до напряжения питания, ключ К176КТ1 может пропускать лишь при напряжении питания 9…15 В. Для ключей микросхемы К561КТЗ диапазон напряжений питания, при котором возможно пропускание аналогового сигнала - от 5 до 15 В. Для получения малых нелинейных искажений при коммутации аналоговых сигналов сопротивление нагрузки должно иметь величину порядка 100 кОм и более. В любом случае амплитудные значения коммутируемого сигнала не должны быть выше напряжения источника питания и ниже нуля.

Напряжение источника питания,В ;	Сопротивление открытого ключа, Ом
Напряжение источника питания,В ;	К176КТ1	К561КТЗ
3	400…бесконеч.	500…бесконеч.
5	200…бесконеч.	250…1000
9	100…1200	110,..220
10	100…600	100…200
15	100…200	60…120

Микросхемы К561КП1 и КР1561КП1 содержат по два четырехвходовых мультиплексора. Микросхемы имеют два адресных входа 1 и 2, общие для обоих мультиплексоров, общий вход стробирования S, информационные входы ХО - ХЗ первого мультиплексора и его выход, входы Y0 - Y3 второго мультиплексора и его выход. Два варианта изображения микросхемы КП1 приведены на рис. 251.

При подаче на адресные входы 1 и 2 двоичного кода адреса и на вход S лог. 0 выходы мультиплексоров соединяются со входами, номера которых соответствуют десятичному эквиваленту кода адреса. Если на входе S лог. 1, выходы мультиплексоров отключаются от входов и переходят в высокоимпедансное состояние. Соединение входов с выходом мультиплексора происходит аналогично соединению в микросхемах К176КТ1, К561КТЗ и КР1561КТЗ при помощи двунаправленных ключей на комплементарных МОП-транзисторах. Передаваемый через мультиплексор сигнал может быть как аналоговым, так и цифровым, он может передаваться как со входов на выход (микросхема работает в режиме мультиплексора), так и с выхода распределяться на входы (режим демультиплексора).

Особенность микросхемы КП1 по сравнению с ранее рассмотренными ключами КТ1 и КТЗ - возможность коммутации аналоговых и цифровых сигналов с амплитудой от пика до пика, превышающей амплитуду входных управляющих сигналов, подаваемых на входы 1,2, S.

Микросхема имеет три вывода для подачи напряжения питания -вывод 16 Uпит1, вывод 7 - Uпит2, вывод 8 - общий провод. Напряжение Uпит1 должно быть положительным и находиться в пределах от 3 до 15В, напряжение Uпит2 - равно нулю или отрицательное, сумма абсолютных величин Uпит1 и Uпит2 не должна превышать 15В. Входные управляющие сигналы должны иметь уровни Uпит1, (лог. 1) и 0 В (лог. 0), коммутируемые сигналы могут находиться в диапазоне от Uпит1 до Uпит2. В табл. 10 приведены некоторые возможные сочетания напряжений источников питания, управляющих сигналов, а также диапазон возможного изменения сопротивления открытого ключа мультиплексора. Максимальное сопротивление открытый ключ имеет при коммутируемом напряжении в середине допустимого диапазона напряжений, минимальное - на краях диапазона.

Для увеличения числа каналов мультиплексоров-демультиплексоров можно применить объединение выходов различных микросхем между собой. На рис. 252 приведена схема соединения двух микросхем для получения двух восьмиканальных мультиплексоров - демультиплексоров. Код, подаваемый на входы 1, 2, 4, определяет, какой из входов ХО - Х7, YO - Y7 будет соединен с выходами Х и Y.

Для получения большего числа каналов входами стробирования микросхем КП1 следует управлять от дешифратора КР1561ИД7, через инверторы от дешифраторов КР1561ИД6, К561ИД1 (рис. 253) или от счетчиков К561ИЕ8 или К561 ИЕ9.

Если необходим один мультиплексор-демультиплексор на большее число входов, возможно последовательное соединение микро-схем. На рис. 254 приведена схема последовательного включения микросхем для организации устройства на 8 каналов, на рис. 255 -на 16 каналов.

Вторую ступень мультиплексирования можно выполнить на микросхемах К176КТ1, К561КТЗ или КР1561КТЗ. Для примера на рис. 256 приведена схема мультиплексора-демультиплексора на 8 каналов. Если необходимо мультиплексирование лишь цифровых сигналов, вторая ступень мультиплексора может быть выполнена на микросхеме К561ЛС2, при этом вход стробирования S должен быть соединен с общим проводом (рис. 257).

Одну микросхему К561 КП1 или КР1561 КП1 можно использовать как четыре ключа, управляемых двухразрядным кодом (рис. 258). В зависимости от кода, поданного на входы 1 и 2, могут быть соединены выводы Х0 и Y0, XI и Y1 и т. д.

Микросхемы К561КП2 и КР1561КП2 - восьмиканальные мультиплексоры-демультиплексоры (рис. 259), их характеристики, назначение выводов, способы включения такие же, как микросхем К561 КП1 и КР1561КП1.

Микросхемы КП1 и КП2 могут быть использованы в устройствах динамической индикации, для опроса различных датчиков цифровых и аналоговых сигналов, в качестве дешифраторов, для распределения сигналов, принятых по одному проводу, по различным потребителям.

Интересным применением мультиплексоров является генерация произвольной функции входного кода. Для примера на рис. 260 приведена схема генерации сигнала, равного лог. 1 для входных кодов, соответствующих десятичным числам 1,3,5,7,8,10 и 12, и лог. 0 для входных кодов 2, 4, 6, 9 и 11. Такой генератор может использоваться в электронном календаре для определения числа дней в текущем месяце - лог. 1 соответствует 31 дню, лог. 0-30 дням (кроме февраля). Нетрудно видеть, что один мультиплексор на К входов позволяет построить генератор произвольной функции от одного входного кода, принимающего К значений, а мультиплексор и инвертор - функцию на 2К значений входного кода. В данном примере (рис. 260) используется мультиплексор на 8 входов, входной код принимает 12 значений, остальные четыре значения не используются.

Отметим, что генерацию указанной функции для календаря можно осуществить значительно проще - при помощи одного элемента «Исключающее ИЛИ» из микросхем К176ЛП2, К561ЛП2 или КР1561ЛП2 (рис. 261).