4-Bit-Kanal-Multiplexer (Eingang)

Arten von Multiplexern

Das Handelsangebot der Hersteller integrierter Schaltungen umfasst zahlreiche Distributoren von Multiplexern, die sich in der Funktionsweise, der Art der geschalteten Signale, den Parameterbereichen und der Anzahl der Kanäle und möglichen Verbindungen und sogar ... in der Art der Steuerung unterscheiden. Um sich in diesem technologischen Dickicht nicht zu verirren, lohnt es sich, zu Beginn drei Lösungsgruppen voneinander zu trennen: analoge, digitale und spezielle Multiplexer (Switches). Im ersten Fall dienen die Schaltungen dazu, analoge Signale zu schalten, die sich also innerhalb eines bestimmten Bereichs fließend ändern - normalerweise nicht über die Versorgungsspannungen des Systems selbst hinaus (obwohl auch hier zahlreiche Ausnahmen von dieser Regel zu finden sind). Bei analogen Schaltern spielt es keine Rolle, auf welcher Seite des Systems der Eingang (Signalquelle) und auf welcher - der Ausgang (z. B. Eingang der nächsten Verstärker- oder Filterstufe) liegt. Digitale Multiplexer ermöglichen das Schalten von Binärsignalen, daher können nur Ausgänge anderer Logikschaltungen die Quellen von Eingangswellenformen sein. Dabei gibt es meist auch fest definierte Richtungen der Datenübertragung. Die dritte Gruppe besteht aus spezialisierten integrierten Schaltungen, die das Schalten genau definierter Schaltungstypen ermöglichen – beispielsweise die SCL- und SDA-Datenleitungen der I2C-Schnittstelle. Solche Systeme werden an die spezifischen Anforderungen der Zielanwendungssituation angepasst und können daher zusätzliche Annehmlichkeiten enthalten, die bei einfachen, klassischen Multiplexern nicht erforderlich sind.

4052 als Beispiel für einen universellen Multiplexer

So sind beispielsweise die seit vielen Jahren sehr beliebten analogen 4-Bit-Multiplexer aus der Familie CMOS 4000. Das Modell 4052, auch bekannt als CD4052, HCF4052 oder UTC4052, wird im 16-Pin-Gehäuse angeboten für THT-Montage (DIP16) und SMD (SO16), wobei es auch andere, weniger "typische" SMD-Versionen gibt. Dieses Modell hat zwei gemeinsame E/A (X und Y) und acht E/A in zwei Gruppen (X1..X4 und Y1..Y4). Beide Sektionen werden gleichzeitig über zwei digitale Adresseingänge (A, B) und einen zusätzlichen Freigabeeingang (INH) gesteuert. Das Einspeisen des Low-Zustands in den INH-Eingang bewirkt, dass der Multiplexer eingeschaltet wird - von diesem Moment an hängt die Verbindung eines der Pins X1..X4 und Y1..Y4 mit dem entsprechenden gemeinsamen Pin (X oder Y) von der Kombination ab von logischen Zuständen an den Adresseingängen. Die Ansteuerung erfolgt im BCD-Code, d.h. bei der Kombination A = 0, B = 0 sind die Anschlüsse X0-X und Y0-Y aktiv, bei A = 1, B = 0 - X1-X und Y1- Y, für A = 0 B = 1 - X2-X und Y2-Y, und für A = 1, B = 1 - X3-X und Y3-Y. Wie Sie sehen, ist immer nur ein wählbarer Eingang mit dem gemeinsamen Eingang verbunden - daher werden Systeme dieser Art manchmal auch als 4: 1-Doppelmultiplexer bezeichnet.

Anwendungsbeispiele des Systems 4052

Eines der grundlegenden Anwendungsbeispiele des 4052-Blocks ist die Handhabung von zwei Sätzen von Sensoren (insgesamt bis zu 8 Stück) durch nur zwei Leitungen des Mikrocontroller-ADC-Wandlers. Dies kann beispielsweise bei einem Mini-Sumo-Roboter der Fall sein, der vorne und hinten 4 optische Zeilensensoren hat. Die Verwendung des 4052-Chips erleichtert die Trennung der beiden Analog-Digital-Eingänge des Prozessors für alle Sensoren, wodurch ADC-Leitungen für andere Zwecke eingespart werden. Ein weiteres Beispiel können Audioschaltkreise sein – mit Hilfe der Schalter 4052 ist es möglich, Schaltkreise für Signalquellen und/oder Line-Ausgänge erfolgreich zu implementieren. Abgesehen von dem offensichtlichen Vorteil einer solchen Lösung, der sich aus dem Fehlen veralteter mechanischer Schalter auf der Frontplatte des Mischpults ergibt, hat diese Lösung eine weitere, sehr wünschenswerte Eigenschaft - sie ermöglicht es Ihnen, Signale auf "weiche" Weise umzuschalten, ohne unangenehme Geräusche durch Vibration der Kontakte. Sie können einfach jeden Mikrocontroller oder beispielsweise eine Reihe von Hardware-Touch-Schaltern verwenden, um den Cube 4052 zu steuern.