Как работает мультиплексор.

Как работает мультиплексор.

Мультиплексор представляет собой переключатель, который соединяет множество входов с одним выходом, согласно заданному цифровому коду. На самом деле мультиплексоры бывают двух видов: аналоговые и цифровые, аналоговые строятся на полевых транзисторах и пропускают сигнал в обе стороны, цифровые же с выбранного входа дублируют сигнал на выход. Дальше речь будет идти об аналоговом мультиплексоре.
Как работает мультиплексор.

Выбор канала, как писалось выше, осуществляется согласно заданному цифровому коду, как показано на картинке ниже.
Как работает мультиплексор.

Давайте представим себе следующую ситуацию, у нас есть АЦП и несколько аналоговых датчиков, информацию с которых оно должно обрабатывать. Так как АЦП только одно, а датчиков много, обслуживать их, он может только по очереди, а поможет ему в этом мультиплексор.
Как работает мультиплексор.

Используя обычный делитель напряжения и мультиплексор можно ослабить сигнал в нужное количество раз.
Как работает мультиплексор.

А добавив мультиплексор и несколько резисторов в обратную связь усилителя, построенного на ОУ можно усилить сигнал в нужное количество раз.
Как работает мультиплексор.

На картинках выше, мультиплексор изображался схематично для лучшего восприятия, на схема же он изображается так.
Как работает мультиплексор.

Как работает мультиплексор.

Теперь, когда мы знаем где применяется мультиплексор, давайте рассмотрим чем он отличается от переключателя.

Первое, современные мультиплексоры строятся по КМОП технологии и как следствие открытый канал имеет некоторое сопротивление, величина этого сопротивления может быть меньше 1 Ома и зависит от величины питающего напряжения. Сопротивление канала можно узнать из даташита, обозначается оно Ron.
Как работает мультиплексор.


Второе, напряжение, которое может коммутировать мультиплексор, а также напряжение на управляющих входах не должно превышать напряжение питания. Максимальный ток коммутации современных мультиплексоров может достигать 400mA. Опять же максимальный ток можно узнать из даташита, в разных даташитах оно обозначается по разному.

Третье, так как мультиплексор построен по КМОП технологии в его структуре присутствуют ёмкости, которые ухудшают его характеристики. Эквивалентная схема двухканального мультиплексора выглядит следующим образом.
Как работает мультиплексор.


  • На картинке видно, что между каналами есть некоторая ёмкость Css и Cdd, по которой сигнал с одного канала может проникать в другой.
  • Наличие ёмкости Cds, приводит к тому, что на высоких частотах сигнал проходит через разомкнутый ключ.
  • Сопротивление Ron вместе с ёмкостью Сd, образуют фильтр нижних частот, который ограничивает полосу пропускания.


Также на эквивалентной схеме изображены источники тока, которые отражают ток утечки, который в свою очередь, может является источником ошибки.
Как работает мультиплексор.


Пятое, переключение не происходит мгновенно, для того чтобы ключ открылся/закрылся необходимо некоторое время, которое определяется временем перезаряда ёмкости затвор-канал.
Как работает мультиплексор.

В статье описана лишь малая, но доступная понимаю многих часть, особенностей работы мультиплексора, оставлю тут документ, который нашёл при подготовки статьи, в нём это всё описано гораздо подробнее, а также даются рекомендации по включению мультиплексора.multiplexer.pdf [368,64 Kb] (cкачиваний: 84)
комментарии
0