模拟开关CD4053在单片机中的应用

　　在数字化测量技术和微型计算机或带微处理器的测控系统中，常需要有多路参数的数据采集、巡回检测和控制。这类系统或装置可对几十点甚至上千点的参数进行自动的、按顺序的测量、显示或控制。若每一路都采用各自的放大器、采样 / 保持、A/D 转换等环节，不仅会使系统的成本增加，而且由于各组件特性的分散性给校准带来极大的困难，甚至使校准成为不可能。因此，通常采用公共的采样 / 保持、A/D 转换（有时也可将某些放大器共用）。为实现这种设计，通常需要采用集成模拟多路开关来实现。由于模拟开关采用了 MOS 管的开断性能，模拟开关回路可以实现较高的关断阻抗，一般是兆欧姆以上的关断阻抗和很低的导通阻抗，一般为几个欧姆级别，可以很好的实现信号链路切换和断开隔离的功能。而模拟开关 CD4053 在单片机中的应用就很普遍。

　　模拟开关CD4053的简介

　　开关在电路中起接通信号或断开信号的作用。最常见的可控开关是继电器，当给驱动继电器的驱动电路加高电平或低电平时，继电器就吸合或释放，其触点接通或断开电路。CMOS模拟开关是一种可控开关，它不像继电器那样可以用在大电流、高电压场合，而只适于处理幅度不超过其工作电压、电流较小的模拟或数字信号。

　　CD4053是三通道数字控制模拟开关，有三个独立的数字控制输入端A、B、C和INH输入，具有低导通阻抗和低截止漏电流。幅值为4.5～20V的数字信号可控制峰-峰值至20V的数字信号。例如若VDD==5，VSS=0，VEE=-13.5V，则0～5V的数字信号可控制-13.5～4.5V的模拟信号。这些开关电路在VDD-VSS和VDD-VEE电源范围内具有极低的静态功耗，与控制信号的逻辑状态无关。当INH输入端=“1”时，所有通道截止。控制输入端为高电平时“0”通道被选，反之“1”通道被选。其引脚图如下所示。

　　（1）16引脚：符号VDD，引脚功能是电源+；

　　（2）8引脚：符号Vss，引脚功能是数字信号接地端；

　　（3）7引脚：符号VEE，引脚功能是模拟信号接地端；

　　（4）6引脚：符号INH，引脚功能是禁止端为零时，CMOS三组二路模拟开关CD4053BE工作，否则CMOS三组二路模拟开关CD4053BE被禁止；

　　（5）4引脚：符号OUT/INcxorcy，引脚功能是公共输出/输入端cx或cy；

　　（6）15引脚：符号OUT/INbxorby，引脚功能是公共输出/输入端bx或by；

　　（7）14引脚：符号OUT/INaxoray，引脚功能是公共输出/输入端ax或ay；

　　（8）9、10、11引脚：符号c、b、a，引脚功能是控制端当c　b　a分别为0　0　0时，“开”通道cx，bx，ax，这三个通道工作。当c　b　a分别为0　0　1时，“开”通道cx，bx，ay当c　b　a分别为0　1　0时，“开”通道cx，by，ax当c　b　a分别为0　1　1时，“开”通道cx，by，ay当c　b　a分别为1　0　0时，“开”通道cy，bx，ax当c　b　a分别为1　0　1时，“开”通道cy，bx，ay当c　b　a分别为1　1　0时，“开”通道cy，by，ax当c　b　a分别为1　1　1时，“开”通道cy，by，ay（9）1、2、3、5、12、13引脚：符号by、bx、cx、cy、ay、ax，引脚功能是by、bx、cx、cy、ay、ax输入/输出端。

　　模拟开关CD4053与单片机的连接

　　所谓模拟开关，实际上就是MOS管构成的传输门。模拟开关的电压电流关系具有电阻的性质，即电流趋于零时压降也趋于零。它类似于实际的开关，信号电流一定是从输入端流到输出端，信号是传过去的，而且模拟开关的信号传达方向可以是双向的。

　　如下图所示，输入模拟量A1与输入模拟量A2分别输入到CD4053的ax，ay，而CD4053的输出a连接到A/D转换器中，同时CD4053的A由单片机的P1.1控制管脚控制，根据CD4053输入输出状态的真值表得到，当P1.1=A=0时，a=ax;当P1.1=A=1时，a=ay。即当单片机P1.1=0时，单片机得到的是输入模拟量A1的转换数据；而当单片机P1.1=1时，单片机得到的是输入模拟量A2的转换数据。

　　同样，当实现更多通道的开关时，就需要应用模拟开关CD4053的B、C通道。如输入模拟量B1与输入模拟量B2分别输入到CD4053的bx，by，而CD4053的输出b连接到A/D转换器中，同时CD4053的B由单片机的P1.2控制管脚控制，根据CD4053输入输出状态的真值表得到，当P1.2=B=0时，b=bx;当P1.2=B=1时，b=by。即当单片机P1.2=0时，单片机得到的是输入模拟量B1的转换数据；而当单片机P1.2=1时，单片机得到的是输入模拟量B2的转换数据。模拟开关CD4053C通道的工作原理也是如此。

　　最后值得一提的是，当模拟开关CD4053需要控制模拟量为负数的导通与断开时，即输入模拟量为负数时，模拟开关CD4053的管脚7（VEE）必须连接到电源负电压（一般为-5V），只有这样，模拟开关CD4053的输出量才能与输入模拟量一样同为负数，否则其输出量会与输入模拟量不一致，这也就失去了模拟开关的作用。