ZHCAFB1 May   2025 CD4053B

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
    1. 1.1 太阳能系统中的多路信号分离应用示例
    2. 1.2 关断通道上出现多余电压的应用问题
  5. 2关断通道模型分析
    1. 2.1 通道结构
    2. 2.2 等效电阻器模型
  6. 3将关断通道输出电压固定到接地
    1. 3.1 下拉电阻器
    2. 3.2 下拉电容器
    3. 3.3 带开关的泄放电阻器
  7. 4测试和测量
    1. 4.1 测量注意事项
    2. 4.2 测试结果
  8. 5总结
  9. 6参考资料

下拉电阻器

下拉电阻器 R1 可连接到输出端,如图 3-2 中所示。

 下拉电阻器图 3-2 下拉电阻器

对 R1 的选择需要进行权衡。

选择的 R1 应远小于运算放大器的输入电阻和 CD4053B 的关断电阻,以确保电压几乎为零。

公式 (3) 可用于证明这一点。假定 VSS = 0,在这种情况下,VX = 0、RX = R1 ∥ Rin,amp,其中 Rin,amp 是单位增益缓冲器的输入电阻。那么,方程式 3 可以改写为:

方程式 4. VDD-VOUTRoff,up-VOUTRoff,down=VOUTR1Rin,amp
方程式 5. VOUT=VDDRoff,downR1Rin,ampRoff,downR1Rin,amp+Roff,up

如果 R1 ≪ Roff,up、Roff,down、Rin,amp、项目 Roff,down ∥ R1 ∥ Rin,amp ≈ R1,并且:

方程式 6. VOUTVDDR1R1+Roff,up=VDD11+Roff,upR10

要验证方程式 6,R1 必须至少小于 Roff,up、Roff,down 和 Rin,amp。以下段落使用运算放大器和多路复用器的数据表来计算这些值。

Rin,amp 通常使用共模电压和输入偏置电流计算得出:

方程式 7. Rin,amp=VCMIB

数据表中给出了共模电压和输入偏置电流之间的关系。以 TLV9004 为例:

 IB 和 IOS 与共模电压间的关系图 3-3 IB 和 IOS 与共模电压间的关系

∆VCM = 5.5V、∆IB ≈ 0.9pA,并且 Rin,amp 的计算结果为 6.1TΩ。因此,R1 必须小于 610GΩ。

关断电阻 Roff,up 可通过方程式 1 计算得出。

对于 CD4053B:

  • 数据表中提到的 IOFF 的典型值为 0.3nA(VDD = 18V、VEE = VSS = 0、环境温度 = 25℃)。计算出的 Roff,up 为 60GΩ。
  • 最大值为 1000nA(VDD = 18V、VEE = VSS = 0、环境温度 = 85℃)。计算出的 Roff,up 为 18MΩ。

如使用 IOFF 的典型值计算,R1 需要小于 6GΩ。如使用 IOFF 的最大值计算,R1 需要小于 1.8MΩ。

要选择合适的 R1 值,需要考虑以下三个因素:

  • 小于 6GΩ 可能不适用于所有情况,因为 IOFF 的典型值不会考虑温度变化。
  • 小于 1.8MΩ 可能会导致估计过高,因为 IOFF 的最大值也适用于 CD4051B,即八个通道的漏电流之和。
  • 布局中 R1 值过大可能会使电路易受噪声和干扰的影响。

为了更可靠,建议 R1 不超过 1MΩ。

此外,R1 需要足够大,以便在通道导通时,R1 上的电压几乎等于输入电压。图 3-4 用于模拟通道导通时 R1 对信号传输的影响。

 通道导通时下拉电阻器的影响图 3-4 通道导通时下拉电阻器的影响

假设 VSS = 0,VOUT 可写为:

方程式 8. VOUT=VINR1Rin,ampR1Rin,amp+RON

由于与运算放大器的输入电阻相比,R1 通常非常小,

方程式 9. VOUTVINR1R1+RON

从前面的公式可以看出,VOUT 小于 VIN,当 R1 不够大时,这种影响不可忽视。建议 R1 需要至少为 RON 的 10 倍,才能避免输入信号衰减过大。

对于 CD4053B,数据表中提到的 RON 的最大值是 1300Ω(VDD = 5V、VEE = VSS = 0、环境温度= 125℃)。因此,R1 至少需要为 10kΩ。

总之,R1 的建议值为 10kΩ 至约为 1MΩ。