暖通与燃气数值化测量技术2007(5)

[1]AD7506单路16通道模拟开关 [2]CD4067单路16通道模拟开关 3、 双路4 通道

[1] AD7502双路4通道模拟开关

AD7502是CMOS单片集成的4选2双路4通道模拟开关，每次同时选中2路4个通道中的1个通道与公共通道接通，选通通道是根据输入地址编码而得。 [2] CD4052双路4通道模拟开关 4、 双路8通道

[1] AD7507双路8通道模拟开关

AD7507是CMOS单片集成的8选2双路8通道模拟开关，每次同时选中2路8个通道中的1个通道与公共通道接通，选通通道是根据输入地址编码而得。 [2] CD4097双路8通道模拟开关

以上主要介绍了AD系列和CD系列模拟开关，AD系列电源电压为 ±15V，CD系列为+5～+15V，导通电阻最大值：CD系列为280Ω，AD系列一般为300Ω左右。

多路模拟开关其它系列：MPC系列、国产的5G系列（与AD、CD相近）

另外，采用了介质隔离技术的高性能多路模拟开关，具有输入过压保护功能和锁存保护功能。AD7510DI，AD7511DI、AD7590DI/AD7591DI/AD7510DI/AD7511DI有SCR锁存保护和输

21

入逻辑缓冲功能。 3-3 模拟开关应用举例 3-3-1 基本开关电路

利用四模拟开关CD4066，可以组成单刀单掷、单刀双掷、双刀单掷 、双刀双掷四种基本开关电路。

3-3-2 多路信号输入系统 多通道模拟开关 8通道：CD4051

16通道：两片CD4051或单片AD7506

64通道、128通道输入输出，只能使用多个多通道模拟开关组合的方式。

在有些情况下，模拟信号的输入往往需双路多通道输入，如后接测量放大器或从热电偶获取信号等情况，此时可选双路4通道、双路8通道模拟开关，也可用多片模拟开关组合而成，尤其对多路多通道输入的情况，只能采用多片组合的方式。

多路模拟开关常用于增益放大器、集成滤波器、采样/保持电路以及多路信号的输入输出选择等设计中。

3-3-3 多路开关的选用

在多路开关选用时，要考虑许多因素，例如，需要多少路？每一路需要多少通道？开关电阻多大？控制电平多高？另外还要考虑开关速度及开关间相互干扰等诸多因素。

选用原则：

22

[1]对于传输信号电平较低场合，可选用低压多路模拟开关，这时必须在电路中有严格的抗干扰措施，一般情况可选取常用的高压型开关。

[2]对于要求传输精度高而信号变化慢的场合，例如用铂电阻测缓慢变化的温度场，就可选用机械触点式开关。在输入通道较多的场合，应考虑体积问题。

[3]在切换速度高、路数多的情况下，宜选用多路模拟集成开关。因为在这种情况下，每路特性参数可基本一致。

[4]在多路模拟开关的速度选择时，要考虑到后级采样保持电路和A/D的转换速度，只需略大于它们的速度即可。

[5]在进行精密数据采集和测量时，要考虑模拟开关的传输精度，尤其要注意模拟开关的漂移特性。如果阻值和漏电流等漂移很大，很难用补偿措施来消除误差，将会大大影响测量精度。

3-4 采样/保持电路 模数变换的精度问题

A/D转换器的孔径时间：在对模拟信号进行模数变换时，从启动变换到变换结束的数字量输出，需要一定的时间，即A/D的孔径时间。

采样保持器

是否加采样/保持电路，完全取决于使用对象。模拟信号的变化频率和A/D的孔径时间。

3-4-1采样/保持原理

23

采样保持器的作用：在采样期间，其输出能跟随输入信号的变化而变化，而在保持状态，能使其输出值保持不变。

采样保持器选用时主要考虑下列因素： [1]孔径时间：

它会导致A/D采样时间被延迟。

[2]捕捉时间：采样/保持器的状态逻辑控制信号由保持电平转换成采样电平后，其输出电压由原保持值过渡到此时输入信号值所需的时间称捕捉时间。

A/D转换的采样周期必须大于捕捉时间，才能保证采样阶段充分地采集到输入模拟信号。

[3]保持电压的变化

在保持期间，由于保持电容的漏电会使保持电压不断地衰减或上升。

[4]输入输出直接耦合

在信号保持阶段，虽然开关断开，但是由于极间寄生电容的耦合作用，输入信号的变化会引起输出信号的变化，在输入信号频率高时，这种耦合的影响会很大。

3-4-2 集成采样/保持器

采样保持器：可以由分离元件组成，一般常采用集成采样/保持器。

用于一般目的：AD582、AD583、AD585等 用于高速场合：HTS-0025、HTS-0010等

24

用于高分辨率场合：SHA1144等

集成采样保持器的特点：采样速度快、精度高、下降速率慢。 3-4-3 常用集成采样/保持器 1、 通用型

AD582、AD583，适用于12位的A/D信号采集系统。 2、 高速采样/保持器

AD346、AD585，可用于97kHz的快速A/D转换。 3、 高分辨率采样/保持器

AD389、SHA1144（适用于14位精度的数据采集需要）3-4-4 采样/保持器的应用举例 1、 数据采集系统 2、 峰值采样电路 3、 采样/保持电路 4、 高性能采样/保持电路 5、 无限采样/保持放大器 3-5 开关量I/O模板的典型结构 3-5-1 总线接口逻辑 3-5-2 缓冲器/锁存器

3-5-3 开关量I/O模板的电气接口 1、 采用TTL电平直接接口 2、 光隔离电路

3-5-4 开关量输入信号调制

25