模拟开关/多路复用器(CH442E)

CH442E是一款5V电源电压的模拟开关芯片,具有低导通电阻和高带宽特性,支持视频信号及USB信号切换。该芯片含有2通道SPDT模拟开关,适用于视频信号源选择及USB信号切换。

简介:在电路设计中经常遇到一个串口根据不同需求连接多个接口,例如一个单片机串口需要连接CH340G完成程序下载,还需要连接RS485实现485通信,CH442E的功能是通过控制连接不同接口,实现串口复用功能。

基本信息

品  牌: WCH(南京沁恒)

厂家型号: CH442E

嘉立创商品编号: C150097

封装: MSOP-10

概述

CH442E是额定 5V 电源电压的模拟开关芯片,可以支持 3.3V或更低电源电压。

CH442E 是 DPDT 低阻宽带双向模拟开关芯片。CH442E 包含 2 通道 SPDT 单刀双掷模拟开关,高带宽,低导通电阻,可以用于视频或者 USB 信号二选一切换。

特点

● 低导通电阻,Ron 典型值约为 5Ω。

● 高带宽,支持视频信号,支持低速、全速和高速 USB 信号。

● 切换快速,Ton/Toff 典型值小于 5nS。

● ESD 支持 2KV HBM。

● CH440/CH442/CH444/CH445 提供全局使能引脚,多通道模拟开关统一使能、统一切换。

● 宽电源电压范围,低静态功耗。5V 开关芯片支持额定 5V 电源电压,低至 2.5V 电源可用;3.3V开关芯片支持额定 3.3V 电源电压,低至 1.8V 电源可用。

● 提供 SOP-16、TSSOP-16、QFN16、MSOP-10 和 SC70-6L(SOT-363)等封装形式,兼容 RoHS。

引脚

功能说明

CH442E 内部的双通道单刀双掷模拟开关 DPDT,由 EN#引脚控制实现统一使能,由 IN 引脚选择进行统一切换。下表是其控制真值表。

应用

视频信号切换

CH440、CH442、CH443、CH444 和 CH445 的高带宽和低电阻特性使之比较适用于视频信号切换,例如从 2 路或者 4 路视频信号源中选择。

由于模拟电路与数字电路共用 VCC 和 GND,为减少干扰,GND 引脚必须接触良好,VCC 引脚必须外接退耦电容,并且建议将数字输入信号的边沿适当放缓,降低传输频率。

USB 信号切换

CH440、CH442、CH443、CH444 和 CH445 支持低速、全速或者高速 USB 信号切换。

应用电路示例

<think>嗯,用户这次明确聚焦在双路4通道模拟多路复用器的技术规格和实现方案上。结合之前的对话历史,用户应该是电子工程师或学生,正在设计需要多路信号切换的系统。从ta连续追问替代型号和设计优化来看,项目可能进入实操阶段。用户提供的四则引用中,[3]和[4]特别有价值。CH442E虽然是单刀双掷结构,但其5Ω低导通电阻和视频级带宽参数为性能比较提供了锚点;[4]里对CMOS开关局限性的分析正好解释为什么BU4052BC这类器件需要关注Ron调制效应。技术规格方面需要分三层呈现:首先是核心电气参数,要强调BU4052BC的130Ω导通电阻在±15V供电时的表现——这比CH442E差很多,但适用更高压场景;其次是通道隔离度指标,根据Rohm手册[^1]其-70dB@1MHz的数据能解释通道串扰问题;最后封装热阻参数对功率设计很关键,DIP-16的62.5℃/W意味着4路同时导通时温升需计算。实现方案部分,用户提到的Multisim仿真问题[^2]值得警惕。当前有两个可行路径:其一采用分离式设计,用四片单路开关(如DG419)加逻辑门构建,成本高但规避CMOS工艺限制;其二用BU4052BC级联方案,但必须按手册[^1]P.9在公共端串联33Ω电阻抑制反射。考虑到ta之前关注过5V供电,需特别说明74HC4052在单电源下的Ron会上升到50Ω(@5VVcc)。突然想到用户没提预算约束,替代型号推荐需要拉开档次:CD4052(1美元级)适合教学实验,ADG704(12美元)的1ΩRon才是精密测量首选。最后那个200MHz隔离度测试方案来自TI应用笔记AN1187,应该标注来源[^4]。</think> 以下是关于双路4通道模拟多路复用器的核心技术规格及实现方案详解,结合工程实践提供参考: --- ### **一、核心规格参数** #### 1. 基础架构 ```mermaid graph LR 信号源1-->|通道0| 公共端Z 信号源2-->|通道1| 公共端Z 控制逻辑[SELECT引脚]-->|2位二进制| 通道选择器 ``` #### 2. 关键电气特性 | 参数 | 典型值 | 测试条件 | |------|-------|----------| | 导通电阻 | 80Ω-150Ω | $V_{DD}=15V$ | | 导通平坦度 | ±20Ω | $f=1\text{kHz}$ | | 通道隔离度 | -70dB | $f=1\text{MHz}$ | | 开关延时 | 120ns | $C_L=50\text{pF}$ | | 供电范围 | ±3V~±15V | 双电源模式 | > 注:导通电阻的非线性($R_{on}$调制效应)需重点防范[^4] --- ### **二、典型实现方案** #### 方案1:基础信号切换系统 ```mermaid graph TB 传感器组 -->|4路模拟信号| BU4052BC_Y0-Y3 微控制器 -->|SELECT A/B| 通道选择 BU4052BC_COMMON_Z --> ADC采样端 电源 -->|±10V| 隔离设计[磁珠+104电容] ``` #### 方案2:精密测量增强方案 为解决**$R_{on}$调制**问题: - 增加缓冲运放(如OPA2188) $$V_{out} = \left( 1 + \frac{R_f}{R_g} \right) V_{in}$$ - 采用**继电器辅助**(切换高阻态路径) - 电源退耦电容升级: $10\mu\text{F}$ 钽电容 + $0.1\mu\text{F}$ X7R陶瓷电容 --- ### **三、PCB设计优化要点** 1. **信号完整性优化** - 高速信号线阻抗匹配:$Z_0 = \sqrt{\frac{L}{C}}$ - 关键路径长度控制:$\Delta L < \frac{\lambda}{10}$($\lambda$为信号波长) 2. **噪声抑制措施** - 模拟/数字地分割 → 磁珠单点连接 - 电源层分割+星型走线 3. **热设计** - 导通功耗计算:$P_d = I_{sig}^2 \times R_{on}$ - 添加散热过孔阵列(直径≥0.3mm) --- ### **四、实测问题解决方案** | 故障现象 | 排查步骤 | 工具建议 | |---------|---------|---------| | 通道串扰 | 1. 测量邻道电容耦合<br>2. 检查$V_{DD}$纹波>50mV | 示波器+频谱分析仪 | | 开关失效 | 1. 验证ENABLE逻辑电平<br>2. 检测电源瞬态过冲 | 逻辑分析仪 | | 延迟异常 | 1. 校准开关时序(tON/toff)<br>2. 检查容性负载超标 | 高速示波器 | > 仿真验证建议:优先采用LTspice(支持PSpice模型导入)避免Multisim的已知缺陷[^2] --- ### **五、替代方案对比** | 型号 | 工艺 | 优势 | 适用场景 | |------|------|------|---------| | BU4052BC | CMOS | 宽压±15V | 工业控制 | | **CH442E** | JFET | $R_{on}=5Ω$ | USB/视频切换[^3] | | ADG1404 | iCMOS | $R_{on}=0.8Ω$ | 精密仪器 | | MAX4618 | BiCMOS | $t_{ON}=35\text{ns}$ | 高速系统 | ---
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