深入剖析Onsemi模拟多路复用器/解复用器：MC14051B、MC14052B和MC14053B

在电子设计领域，模拟多路复用器/解复用器是非常关键的组件，它们能够实现对模拟信号的灵活控制和切换。Onsemi推出的MC14051B、MC14052B和MC14053B模拟多路复用器，以其出色的性能和广泛的应用场景，受到了众多工程师的青睐。今天，我们就来深入了解一下这三款产品。

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产品概述

MC14051B、MC14052B和MC14053B属于数字控制的模拟开关。其中，MC14051B相当于一个单刀8掷（SP8T）固态开关，MC14052B是双刀4掷（DP4T）开关，而MC14053B则是三刀单掷（Triple SPDT）开关。这三款器件都具有低导通阻抗和极低的关断泄漏电流，能够对高达完整电源电压范围的模拟信号进行有效控制。

产品特性

1. 保护与功能特性

• 控制输入的三重二极管保护：这一特性为器件提供了额外的保护，防止过高的静态电压或电场对器件造成损坏。
• 先断后通的开关功能：确保在切换过程中不会出现信号短路的情况，提高了系统的稳定性和可靠性。

  2. 电气特性

• 宽电源电压范围：工作电源电压范围为3.0 Vdc至18 Vdc，模拟电压范围（(V{DD}-V{EE})）为3.0至18V，且(V{EE})必须小于等于(V{SS})，这使得产品能够适应不同的电源环境。
• 线性化传输特性：有助于保持信号的线性度，减少信号失真。
• 低噪声：典型值为 - 12 nV / √Cycle（f ≥ 1.0 kHz），能够有效降低噪声对信号的干扰。

  3. 兼容性与替代方案

• 引脚兼容：可以直接替代CD4051、CD4052和CD4053，方便工程师进行升级和替换。
• 低导通电阻选择：对于需要更低导通电阻的应用，可以选择HC4051、HC4052或HC4053高速CMOS器件。

  4. 应用特性

• 汽车及特殊应用：带有NLV前缀的产品适用于汽车和其他有独特场地和控制变更要求的应用，并且符合AEC - Q100标准，具备PPAP能力。
• 环保特性：这些器件无铅且符合RoHS标准，符合环保要求。

电气特性

1. 电源要求

• 电源电压范围：直流电源电压范围为 - 0.5至 + 18.0 V。
• 静态电流：在不同的电源电压和输入条件下，器件的静态电流有不同的表现。例如，在(V{in}=V{SS})或(V_{DD})、500 mV的条件下，静态电流在不同温度下有相应的数值。

  2. 控制输入特性

• 输入电压：控制输入的低电平（(V{IL})）和高电平（(V{IH})）在不同电源电压下有不同的要求。
• 输入电流：每个控制引脚的输入电流（直流或瞬态）最大为 + 10 mA。

  3. 开关特性

• 推荐电压：开关的推荐静态或动态电压范围为0至(V_{DD})。
• 导通电阻：在不同的电源电压和测试条件下，导通电阻有不同的数值，例如在(Delta V{switch} leq 500 mV)、(V{in}=V{IL})或(V{IH})、0至(V_{DD})（开关）的条件下，导通电阻有相应的范围。
• 关断通道泄漏电流：在不同的输入条件下，关断通道的泄漏电流也有相应的限制。

4. 其他特性

• 传播延迟时间：不同型号的器件在不同的电源电压和负载条件下，开关输入到开关输出、抑制到输出以及控制输入到输出的传播延迟时间有不同的表现。
• 谐波失真：在特定的负载和输入信号条件下，二次谐波失真为10 0.07 %。
• 带宽：在特定的负载和输入信号条件下，带宽为10 17 MHz。
• 关断通道馈通衰减：不同型号的器件在不同的输入频率下，关断通道的馈通衰减有相应的数值。
• 通道隔离：在特定的负载和输入信号条件下，通道隔离度为10 – 50 dB。
• 串扰：控制输入到公共输出/输入的串扰在特定条件下为10 75 mV。

真值表与功能图

文档中提供了详细的真值表，展示了不同控制输入组合下各个开关的导通情况。同时，还给出了MC14051B、MC14052B和MC14053B的功能图，帮助工程师更好地理解器件的工作原理和信号流向。

测试电路

为了方便工程师进行测试和验证，文档中给出了多个测试电路，包括开关两端电压测试、传播延迟时间测试、带宽和关断通道馈通衰减测试、通道隔离测试以及串扰测试等。

典型电阻特性

文档中提供了不同电源电压下的典型电阻特性图，如(V{DD}=7.5 V)、(V{EE}=-7.5 V)；(V{DD}=5.0 V)、(V{EE}=-5.0 V)；(V{DD}=2.5 V)、(V{EE}=-2.5 V)等情况下的电阻特性，以及25°C时不同电源电压的比较图。这些图表有助于工程师了解器件在不同条件下的电阻变化情况。

应用信息

1. 电平转换应用

可以利用片内电平转换器，使用0至5 V的数字控制信号直接控制9 V (9 V_{p - p})的模拟信号。

2. 电压范围与信号控制

数字控制逻辑电平由(V{DD})和(V{SS})决定，(V{DD})为逻辑高电压，(V{SS})为逻辑低电压。最大模拟信号电平由(V{DD})和(V{EE})决定，(V{DD})决定了高于(V{SS})的最大推荐峰值，(V{EE})决定了低于(V{SS})的最大摆动。

3. 外部二极管保护

如果预计模拟通道上会出现高于(V{DD})和/或低于(V{EE})的电压瞬变，建议使用外部二极管（Dx）进行保护。这些二极管应能够吸收最大预期的电流浪涌。

4. 电源连接

文档中给出了多种可能的电源连接方式，如(V{DD}=+8 V)、(V{SS}=0 V)、(V_{EE}=-8 V)等，工程师可以根据实际需求进行选择。

订购信息

提供了不同型号和封装的订购信息，包括SOIC - 16和TSSOP - 16封装，以及不同的包装形式，如每轨48个单位和每卷带2500个单位等。带有NLV前缀的产品适用于汽车和特殊应用。

机械尺寸与标记

文档中给出了SOIC - 16和TSSOP - 16封装的机械尺寸和标记图，包括尺寸公差、引脚定义等信息，方便工程师进行PCB设计和装配。

Onsemi的MC14051B、MC14052B和MC14053B模拟多路复用器/解复用器以其丰富的特性和广泛的应用场景，为电子工程师提供了可靠的解决方案。在实际设计中，工程师需要根据具体的应用需求，合理选择器件，并注意其电气特性和使用条件，以确保系统的稳定性和可靠性。大家在使用这些器件的过程中，有没有遇到过什么问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享。