Il CMOS (Complementary metal-oxide-semiconductor) è un tipo di MOSFET che utilizza coppie simmetriche e complementari di MOSFET di tipo n e p nel funzionamento logico. Alcuni chip CMOS comuni includono: contatori come il CD4017, decodificatori (CD4028 e CD4511) e interruttori analogici, come il CD4066, tra gli altri.
Nell’articolo di oggi, impareremo a conoscere il commutatore analogico quadruplo bilaterale CD4066.
1. Che cos’è il CD4066?
Il CD4066 è un circuito integrato CMOS a quattro interruttori appartenente alla famiglia dei circuiti integrati CD4000. Rientra nella categoria degli interruttori analogici.
Una delle serie CD4000
Fonte: Wikipedia
Il design a 4 interruttori bilaterali del CD4066 serve principalmente per la trasmissione di segnali analogici o digitali e per il multiplexing.
2. Configurazione dei pin
Il commutatore quadruplo bilaterale CD4066 è un circuito integrato a 14 pin. Di seguito illustreremo la funzionalità di ciascun pin.
Pin 1, 3, 8, 11 – Sono pin di ingresso per gli interruttori quadrupli bilaterali.
Pin 10, 9, 4, 2 – Sono i pin di uscita per gli interruttori quadrupli bilaterali.
Pin 13, 12, 6, 5 – Sono i pin di controllo del CD4066.
VCC (pin14) – È la fonte di alimentazione del circuito integrato.
Terra (pin7) – È il pin di terra del circuito integrato.
3. Caratteristiche
Le specifiche e le caratteristiche del CD4066 sono le seguenti;
Innanzitutto, hanno una bassa resistenza interna di 5 Ohm e una resistenza di stato di 5Ω.
La tensione massima del pin di controllo a livelli bassi è di 0,9V, mentre la tensione minima a livelli alti è di 11V.
Inoltre, i package del CD4066 sono spesso PDIP, PDSO, GDIP/DIP14, SO14 o TSSOP14 a 14 pin. Inoltre, i chip sono dotati di quattro canali ciascuno.
Oltre ad avere un’elevata linearità, presenta anche un elevato rapporto di tensione on/off o/p e un’impedenza i/p di controllo.
L’immunità al rumore è pari a 0,45 VDD, mentre la commutazione analogica da picco a picco è pari a ±7,5 V.
La temperatura di funzionamento varia da -55°C a 125°C.
La tensione di funzionamento varia da 3V a 18V e la tensione massima di commutazione è di 20V.
Inoltre, ha una larghezza di banda di 40 MHz e una configurazione SPST 1:1.
Simbolo SPST
Fonte: Wikipedia
Ha una diafonia ridotta tra i quattro interruttori di -50Db con un RL di 1kΩ.
Infine, presenta un’elevata corrente di uscita di 0,4 mA e una bassa dispersione degli interruttori nello stato di riposo.
Nota: le configurazioni dei pin del CD4066 e del CD4016 sono molto simili. Tuttavia, si distinguono per la resistenza interna. Il CD4016 ha una resistenza di 200Ω, mentre la resistenza del CD4066 è di 5Ω. Per questo motivo, il CD4066Ω è adatto soprattutto per applicazioni con segnali deboli, come i segnali audio.
4. Dove si può utilizzare l’interruttore bilaterale quadruplo CD4066?
Spesso il commutatore bilaterale quadruplo CD4066 viene utilizzato per applicazioni di multiplazione e isolamento dei segnali. Essendo bilaterale, è possibile utilizzarlo sia per i segnali analogici che per quelli digitali.
Inoltre, oltre alla normale gamma di tensioni operative da 3V a 18V, è possibile utilizzare tensioni nominali di 15V, 10V o 5V. E può raggiungere una tensione di picco di 20V.
Un vantaggio del commutatore a 4 canali rispetto a un circuito integrato a singolo canale è l’impedenza di accensione costante per tutta la gamma di tensioni di ingresso. Inoltre, la tensione di picco in ingresso è simile alla tensione di alimentazione completa.
5. Come utilizzare il CD4066 Quad Bilaterale
L’interruttore analogico CD4066 funziona tramite quattro segnali di commutazione (spesso analogici) attraverso un controllo digitale. Quindi, dopo aver applicato il segnale analogico di ingresso all’interruttore, questo procederà all’ingresso del terminale di controllo. Quindi, si ottiene un segnale di uscita.
Il CD4066 è un interruttore bilaterale. Pertanto, può funzionare sia in senso inverso che in senso inverso.
Ogni interruttore è dotato di due pin, ovvero il pin di uscita e il pin di ingresso, che effettuano la commutazione di tensione.
Il pin14 è collegato al terminale +ve, mentre il pin7 si trova al terminale di terra del circuito.
Se l’ingresso di controllo è 1, i terminali di commutazione sviluppano una bassa impedenza, causando uno stato di accensione. Al contrario, un ingresso di controllo pari a 0 disattiva gli interruttori e i terminali degli interruttori presentano un’impedenza elevata.
Per una migliore comprensione, consideriamo lo schema di un circuito a interruttore singolo che utilizza il circuito integrato CD4066.
Componenti elettronici necessari
Circuito integrato di commutazione CD4066,
un motore a corrente continua e
Una fonte di alimentazione a 12V.
Abbiamo collegato il motore a corrente continua in serie al nostro circuito integrato di commutazione. Quindi, i 12 V forniscono l’energia necessaria per far funzionare il motore. Inoltre, a seconda della gamma di circuiti integrati di commutazione, si avrà una gamma di tensione variabile da 5V a 18V.
Schema del circuito singolo con il circuito integrato CD4066
Funzionamento del circuito
Dopo aver simulato il circuito, notiamo che, in mancanza di un segnale di controllo, il motore smette di funzionare. Tuttavia, se si inserisce un segnale di controllo logico alto sul pin di controllo dell’interruttore, il motore si accende e inizia a ruotare.
Possiamo concludere che la funzione dell’interruttore è quella di utilizzare un segnale di alimentazione per modificare il segnale di controllo. Pertanto, può funzionare come multiplexer commutato.
Multiplexer CD4066 4×1
Nella nostra seconda applicazione, utilizzeremo un multiplexer CD4066 a quattro vie. Esso dispone di una singola uscita e di quattro linee di selezione (ovvero, pin di controllo). Nella progettazione del circuito che utilizza il circuito integrato multiplexer, dovrete collegare tutti i pin di uscita a un punto comune.
Per comprendere meglio la nostra spiegazione, guardate lo schema del circuito qui sotto;
Circuito multiplexer CD4066
6. Applicazioni
Il CD4066 quadruplo bilaterale può essere utilizzato in un’ampia gamma di applicazioni come;
Filtro a banda morta,
Circuiti di Sample and Hold (S&H),
Conversione di segnali digitali-analogici o analogici-digitali,
Il multiplexer a 4 ingressi nei sistemi elettronici,
Guadagno del segnale analogico, impedenza di fase e controllo digitale della frequenza,
In un’implementazione di porte logiche di trasmissione,
Controllo dello squelch,
Implementazione della logica CMOS,
Modulatori, demodulatori, chopper, commutatori,
Commutazione di rete,
Multiplexing e commutazione di segnali digitali e analogici, e
Processo di multiplazione
Fonte: Wikipedia
Circuiti di sample and hold.
Conclusione
In breve, il CD4066 è un interruttore 4-bilaterale con quattro interruttori incorporati che si controllano discretamente con un pin di controllo. La sua caratteristica bilaterale è dovuta al fatto che può condurre in entrambe le direzioni, avanti e indietro, come un interruttore multiplexer.
Infine, se avete domande o chiarimenti, contattateci.
