Analoger Multiplexer
Bei vielen Messaufgaben müssen mehrere Signale gemeinsam gemessen und ausgewertet werden. Zu diesem Zweck kann man entweder entsprechend viele AD-Wandler einsetzen, oder aber einen Signalumschalter verwenden, der die interessierenden Signale nacheinander mit einem einzigen AD-Wandler verbindet. Wenn der Zeitraum, der für das Umschalten und die Digitalisierung benötigt wird, kleiner ist als die geforderte zeitliche Auflösung des Messsignals, so ist der zweite Weg meist der wirtschaftlichere.
Die Eigenschaften von analogen Multiplexern und Schaltern werden durch folgende Parameter charakterisiert:
On- und Off-Widerstand
Der On-Widerstand der Schalter sollte im Idealfall gleich null sein, bei realen Schaltern bewegt er sich zwischen 100 und 1000 Ω. Der Off-Widerstand sollte im Idealfall unendlich sein, reale Schalter haben Off-Widerstände im Bereich von 1012 Ω.
Analogspannungsbereich
Der Analogspannungsbereich gibt den Bereich der Spannung an, den das analoge Signal einnehmen darf, ohne dass es zu Verzerrungen des Signals kommt. Die meisten Schalter bieten einen Spannungsbereich von +/- 10 V, jedoch sollte man, um Einschwingzeiten, Verzerrungen und Übersprechen möglichst klein zu halten diesen Spannungsbereich nicht voll ausschöpfen.
Übersprechen zwischen den Kanälen
Bei Multiplexern oder bei mehreren auf einem Chip integrierten Schaltern kommt es zum Übersprechen eines eingeschalteten Kanals auf einen ausgeschalteten. Das Übersprechen hängt außerdem stark von der Art des Einsatzes eines Schalters und vom Layout der Platine ab.
Schaltzeiten
Unter der Schaltzeit eines Multiplexers versteht man die Zeit vom Eintreffen des Steuersignals bis zum Erreichen des gewünschten Zustandes.
Für das Umschalten des Analogsignals werden entweder Bipolartransistoren, Dioden oder Feldeffekttransistoren verwendet, die entweder als diskrete Bauelemente eingesetzt werden oder aber als bereits fertig konfektionierte integrierte Schaltungen erhältlich sind.
Die folgende Tabelle gibt einen kleinen Überblick über kommerziell erhältliche analoge Schalter und Multiplexer.
Typ | Ron [Ω] | Uin [V] | ton/toff [nsec] | Bemerkungen |
LF13333 | 250 | +/-15 | 90/500 | 4-fach-Schalter |
TL182 | 100 | +/-10 | 175/350 | 2-fach-Schalter |
CD4016 | 300 | 0 bis 15 | 20/20 | 4-fach-Schalter |
CD4051 | 120 | 0 bis 15 | 150/150 | 1-aus-8-MUX |
CD4052 | 120 | 0 bis 15 | 150/150 | 1-aus-4-MUX |
CD4066 | 80 | 0 bis 15 | 50/50 | 4-fach-Schalter |
AH5010 | 150 | +/-15 | 150/300 | 1-aus-4-MUX |
DG508A | 250 | +/-15 | | 1-aus-8-MUX |
IH5341 | 75 | +/-15 | | 2-fach-Schalter |
TL601 | 100 | +/-10 | 100/400 | 1-aus-2-MUX |
AD7590 | 75 | +/-15 | | 4-fach-Schalter |
MPC800 | 750 | +/-15 | 250/250 | 1-aus-16-MUX |
Ron .... Durchgangswiderstand
Uin .... Analogspannungsbereich
ton/toff .... Ein- und Ausschaltverzögerung
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