CD4066 — четырёхканальный аналоговый ключ: особенности, работа и практические схемы

CMOS (комплементарная металл-оксид-полупроводниковая структура) — тип MOSFET с симметричными парами n- и p-каналов. Популярные CMOS-чипы: счётчики (CD4017), декодеры (CD4028, CD4511), аналоговые ключи (CD4066). Сегодня разберём CD4066 — четырёхканальный двунаправленный аналоговый ключ.

1. Что такое CD4066?

CMOS ИМС с четырьмя ключами из семейства CD4000. Категория: аналоговые ключи.

4 двунаправленных ключа для передачи аналоговых/цифровых сигналов и мультиплексирования.

2. Распиновка (14 выводов)

• Входы ключей (4 шт.): выводы 1, 3, 8, 11
• Выходы ключей (4 шт.): выводы 2, 4, 9, 10
• Управляющие входы (4 шт.): выводы 5, 6, 12, 13
• VCC (14): питание ИМС
• GND (7): общая шина

3. Характеристики

• Внутреннее сопротивление (R_on): 5 Ом
• Управление: логический 0 — <0,9 В, логическая 1 — >11 В
• Корпуса: 14-выводные PDIP, PDSO, GDIP/DIP14, SO14, TSSOP14. 4 канала.
• Высокая линейность, высокое отношение V_on/V_off, высокое входное сопротивление управления
• Помехоустойчивость: 0,45 VDD
• Пик-пик аналогового коммутируемого сигнала: ±7,5 В
• Температура: -55 °C … 125 °C
• Питание: 3–18 В, макс. коммутируемое напряжение: 20 В
• Полоса пропускания: 40 МГц, конфигурация SPST 1:1

• Перекрёстные наводки (crosstalk): -50 дБ (R_L = 1 кОм)
• Выходной ток: 0,4 мА, низкий ток утечки в закрытом состоянии

Важно: CD4066 и CD4016 похожи по выводам, но R_on у CD4016 = 200 Ом, у CD4066 = 5 Ом. Поэтому CD4066 лучше для слабых сигналов (аудио).

4. Где применяется CD4066?

• Мультиплексирование и изоляция сигналов
• Аналоговые и цифровые сигналы (двунаправленный)
• Номинальные напряжения: 5В, 10В, 15В (диапазон 3–18В), пик до 20В
• Преимущество над одноканальными: постоянное R_on на всём диапазоне входного напряжения, пиковый вход = питание

5. Как использовать CD4066

Аналоговый сигнал на вход ключа → управляющий цифровой сигнал на вход управления → выходной сигнал. Двунаправленный: работает в обе стороны.

• Каждый ключ: вход + выход для коммутации напряжения
• Вывод 14 → +питание, вывод 7 → GND
• Управление = 1 → низкое сопротивление (ключ открыт). Управление = 0 → высокое сопротивление (ключ закрыт)

Пример: управление DC-двигателем через один ключ CD4066

Компоненты: CD4066, DC-двигатель, источник 12 В.

Двигатель последовательно с ключом. 12 В питание. Напряжение на двигателе 5–18 В (в зависимости от диапазона ИМС).

Работа схемы

Без управляющего сигнала — двигатель стоит. Подача логической 1 на управляющий вход → ключ открыт → двигатель вращается. Ключ использует силовой сигнал для управления нагрузкой по логическому сигналу. Работает как коммутируемый мультиплексер.

CD4066 как 4×1 мультиплексер

Четыре выборки (управляющих входа), один общий выход. Все выходы ключей соединяются в точку.

6. Применение

• Фильтры с мёртвой зоной (dead-band filter)
• Схемы Sample & Hold (S&H)
• ЦАП / АЦП
• 4-входовый мультиплексер
• Цифровое управление усилением, фазой, импедансом, частотой аналоговых сигналов
• Реализация логических передаточных вентилей (transmission gates)
• Squelch-контроль
• CMOS-логика
• Модуляторы, демодуляторы, чопперы, коммутаторы
• Коммутация сетей
• Мультиплексирование и коммутация аналоговых/цифровых сигналов
• Схемы Sample & Hold

Заключение

CD4066 — 4 двунаправленных ключа с дискретным управлением каждым. Двунаправленность = проведение в обе стороны как мультиплексер.

Вопросы? Свяжитесь с нами.