TI中文支持网Part Number:CD4051BOther Parts Discussed in Thread:TMUX4051, , CD74HCT4051
Hi, when CD4051BPWR is used for analog signal sampling, VCC power supply is 3.3V, when the output RL: 100K, it is found that the input and output voltage is nonlinear, and related to the input voltage，this deviation is up to 9%，the data is as follows:
Can you tell me what is causing this ，and what can I do to avoid this，thanks
Kailyn Chen：
您好，您这是选通具体某一通道的前提下，给不同输入得到的输出结果吗？还是选通的不同的通道？输出电压降低是由于当开关闭合时的导通电阻的原因，导致压降稍微有降低。
如果是同一通道，不同输入下的非线性，可以根据输出电压，输入电流计算下导通电阻Ron是否在datasheet范围内。
如果是选通的通道，也可以计算下，通道间的导通电阻差是否在ΔRON范围内。
CD4051是一款比较老的开关器件了，如果用于新的设计，建议使用TMUX4051 去替代，从各个性能来看要优于CD4051。
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Henman Xu：
Hi Kailyn,
以上测试数据是在选通单一通道后，测试得到的数据。
从测试结果看，最大的Ron为9.9K，这超出了spec.的定义。是否还有其他的原因？
在当前设计中，变更IC比较困难，是否有其他措施呢
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Kailyn Chen：
那这样测试下来远远不在数据手册范围之内。选通其他通道试了吗？是否也是这样的？ 在哪儿购买的？
您这些测试电压是不是交流信号的采集电压？如果是交流信号，频率是多少？
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Henman Xu：
其他通道也有类似的问题，更换器件结果也是一样。
官方购买渠道。
输入电压是直流电压。
从输入输出电压偏差数值来看，最大的电压偏差约为0.139V，能否附上芯片内部概图，有什么因素是会造成这个压差的？输入输出通道的Rds on与流入的电流有关系吗？
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Kailyn Chen：
您好，首先我们没有内部概图。
另外CD4000系列的开关器件我这边查了下资料，这类开关器件主要是高压应用，可以看到CD4051B的电平范围能够处理高达20V的电平，因此对于低压3.3V的应用时，内部晶体管没有完全导通，就会造成很高的Ron，5V供电的话Ron在1.3Kohm左右，3.3V的Ron是不确定的，所以这和您目前遇到的问题是吻合的，导通电阻很大，以至于造成很大的压降。低压应用建议CD74HCT4051.
附上这篇帖子，问题类似，以及关于CD4000系列开关应用的讨论：
https://e2e.ti.com/support/switches-multiplexers-group/switches-multiplexers/f/switches-multiplexers-forum/988760/cd4051b-input-and-output-voltage-deviation-problem
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Henman Xu：
Hi Kailyn,
Thanks for your reply.
还有一个疑问，那就是为什么当通道输入电压不同时，Ron为什么会有明显的差异，VCC供电是不变的？
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Kailyn Chen：
Henman Xu 说：还有一个疑问，那就是为什么当通道输入电压不同时，Ron为什么会有明显的差异，VCC供电是不变的？
开关的基本原理就是MOS的导通与关闭，当给不同的输入电压时，MOS管会处于完全导通，或者不完全导通的状态，Vgs电压不能使得mos管完全导通的时候，或者说半闭合半导通状态时，会造成导通电阻的升高。
可以参考下这篇关于CD4xxxB系列的应用手册：
https://www.ti.com.cn/cn/lit/an/scha004/scha004.pdf
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Henman Xu：
1、根据这份手册，CD4051B的中间通道是cmos电路，如下图：A是输入引脚，B是参考地，output 是输出引脚。可以这样理解吗
2、CD74HCT4051 内部也是类似的coms电路吗，是否可以应用于模拟量的采样通道？
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Kailyn Chen：
Henman Xu 说：根据这份手册，CD4051B的中间通道是cmos电路，如下图：A是输入引脚，B是参考地，output 是输出引脚。可以这样理解吗
A和B都是输入引脚，output是输出引脚，VSS是参考地。
Henman Xu 说：CD74HCT4051 内部也是类似的coms电路吗，是否可以应用于模拟量的采样通道？
是的，CD74HCT4051是模拟开关，可以输入0~VCC的任何电压的信号。模拟开关既可以用于模拟信号的选通，也可以用于数字信号，而数字开关一般只用于数字信号。
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Henman Xu：
Hi Kailyn，
感谢持续的回复。
上图中的A B是指CD4051的两个不同输入引脚吗？
能结合CD 4051B的内部CMOS电路，讲讲输入信号是怎么影响输出电压的吗，又是怎么影响Ron？
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Kailyn Chen：
Henman Xu 说：上图中的A B是指CD4051的两个不同输入引脚吗？
是的。A和B指的是两个输入。您附上的内部大致架构是以或非门CD4001为例介绍的工作原理。
Henman Xu 说：能结合CD 4051B的内部CMOS电路，讲讲输入信号是怎么影响输出电压的吗，又是怎么影响Ron？
关于switch工作原理，您可以看下这两个培训视频，讲解的非常详细。
第一，关于通用开关器件的内部架构如何工作的：
https://www.ti.com/video/6112999906001?keyMatch=&_ticdt=MTY3OTU1NTAxNHwwMTgzNWU5MDE5MTYwMDFjZjAwZTBjNjg4MTFlMDUwNzIwMDEzMDZhMDA3ZTh8R0ExLjMuMjA5NjAyNDUzNi4xNjYzOTAzOTgy
第二，如何理解开关器件的特性和电气参数：
https://www.ti.com/video/series/ti-precision-labs-features-and-parameters.html?keyMatch=&_ticdt=MTY3OTU1NDk4MXwwMTgzNWU5MDE5MTYwMDFjZjAwZTBjNjg4MTFlMDUwNzIwMDEzMDZhMDA3ZTh8R0ExLjMuMjA5NjAyNDUzNi4xNjYzOTAzOTgy
以上两个视频相信对您有所帮助，我认为讲解的非常详细， 哪里有疑问，我们可以再讨论。
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Henman Xu：
Hi Kailyn,
非常感谢推荐的讲解视频，这对理解通用开关器件非常有帮助。
回归到实际应用中，能否列出N管P管并联构架、带电荷泵的N管构架，具体是哪些IC型号？
CD4051B是属于N管P管并联构架的吗？
CD74HCT4051型号也是属于N管P管并联构架的吗？如果是，那是怎么做到比CD4051B更低的Ron的呢？
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Kailyn Chen：
Henman Xu 说：能否列出N管P管并联构架、带电荷泵的N管构架，具体是哪些IC型号？
基本上双向多路开关都是NP并联架构， CD74HCT4051或CD4051都是。
单通道的多路开关1：1 SPST的开关会有带有电荷泵的架构，我看了下开关器件的选型指南，在feature特性里有给出筛选：
Henman Xu 说：？如果是，那是怎么做到比CD4051B更低的Ron的呢？
不同工艺比如CMOS，PMOS或者NMOS的导通电阻随着信号电压的变化曲线是不同的。
虽热CD74HCT4051和CD4051都是N和P并联架构，但是CD74HCT4051主要设计是适用于低压应用，所以输入信号如果是低压信号的话，导通电阻比较小。
而CD4051主要适用于高压应用，当给其输入信号幅值比较小的时候，会导致其比较高的导通电阻，如果是给的高压信号满足其应用设计的话，则导通电阻也会比较下，所以不同的应用选取不同的器件才能使其得到最佳性能。
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Kailyn Chen：
您好，正好我看到一篇FAQ关于开关器件内部架构的讨论，包括NFET架构， N和P并联架构，包括NMOS，ＰMOS以及ＣＭＯＳ随着信号电压的变化导致Ron变化曲线，以及带有charge pump的架构的开关器件，您可以参考下：
https://e2e.ti.com/support/switches-multiplexers-group/switches-multiplexers/f/switches-multiplexers-forum/1108439/faq-what-are-the-types-of-architectures-ti-switches-and-multiplexers-use-and-how-do-i-know-which-one-my-device-has-internally
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Henman Xu：
好的，非常感谢，后续我会测试CD74HCT4051的或者增大输出电阻，减小Ron的影响，谢谢
