Multixer circuitos integrados (ICs) forman la columna vertebral de la routa de señales en sistemas digitales y análogos, permitiendo una única línea de datos o una ruta analógica para llevar múltiples señales en una base de tiempo compartido. Desde pequeños nodos de sensores hasta equipos de comunicación de alta velocidad, la elección de múltiples usuarios IC influye directamente en el rendimiento del sistema, la eficiencia de la energía y el espacio de la junta.

Comprender Múltiples Fundamentos IC

Un multiplexor (MUX) selecciona una de varias señales de entrada y la envía a una sola salida. En electrónica digital, los multiplexores se describen típicamente por su cuenta de canal (por ejemplo, 2 a 1, 4 a 1, 8 a 21) y la familia lógica a la que pertenecen. Más allá de la selección digital, muchos ICs multixer comerciales también manejan señales analógicas, haciéndolos verdaderos “cambios de lógica análog”.

Las dos familias lógicas dominantes son CMOS (Complementary Metal‐Oxide‐Semiconductor) y TTL (Transistor‐Transistor Logic). Múltiples CMOS, como el 74HC4051, consumen muy poco poder estático y ofrecen una amplia gama de tensión

Parámetros de rendimiento clave

La selección de un IC multixer requiere evaluar varias especificaciones interdependientes. A continuación se presentan los parámetros más críticos, con implicaciones prácticas para el diseño.

  • Número de canales: Determine cuántas entradas pueden ser conmutadas. Tamaños comunes son 2:1, 4:1, 8:1 y 16:1. Versiones duales y cuádruples (por ejemplo, dual 4:1) excepto espacio de tablero en sistemas multi-signales.
  • On‐Resistance (R]ON): Para los multiplexadores analógicos, la resistencia entre entrada y salida cuando el interruptor está cerrado. La R inferior ON] (por ejemplo, 2 Ω a 100 Ω) minimiza la atenuación de señal y la distorsión.
  • Bandwidth: La frecuencia en la que la amplitud de señal de salida cae en 3 dB. Múltiples de ancho de banda alta (más de 500 MHz para algunos conmutadores de vídeo) son necesarios para RF, vídeo y señales digitales rápidas.
  • ]Delay de la promoción: Para los multiplexadores digitales, el tiempo de un cambio en las entradas seleccionadas al cambio correspondiente en la salida. La menor demora permite mayores velocidades de reloj.
  • Crosstalk:] Acoplamiento no deseado de un canal a otro, a menudo especificado a una frecuencia determinada (por ejemplo, -80 dB a 1 MHz). Vital en mediciones analógicas de precisión y adquisición de datos múltiple.
  • Consumo de potencia:] Potencia quiescente y dinámica. Las partes CMOS tienen corriente estática cercana a cero, mientras que las partes TTL dibujan millares incluso cuando se cuelga. Para dispositivos IoT propulsados por batería, la baja potencia es primordial.
  • ]Profundidad de voltaje: Los multiplexadores CMOS suelen operar de 2 V a 12 V o más, permitiendo el uso en sistemas 3.3 V y 5 V. Algunos conmutadores análogos aceptan suministros bipolares (por ejemplo, ±5 V) para señales de AC.
  • ]Protección de SED: Los diodos integrados protegen contra la descarga electrostática. Las clasificaciones de 2 kV (HBM) o superior son típicas, pero algunas aplicaciones requieren una protección robusta de 8 kV en I/Os.
  • Package Type:] De DIP para prototipado a QFN ultra-pequeño o CSP para diseños contrechados por el espacio. El rendimiento térmico y la capacitancia parasitaria debe ser considerado para señales de alta frecuencia.

Comparación de los CIs de Múltiples Comerciales Populares

Cada familia IC multixer ofrece ventajas distintas. Las siguientes secciones detallan dispositivos ampliamente utilizados, destacando sus fortalezas y escenarios de aplicación típicos.

74HC4051 – CMOS 8 a 1 Analog/Digital Multiplexer

El 74HC4051 es un caballo de trabajo de la industria, combinando un multiplexor analógico de 8 canales con tres líneas digitales selectas y un pin de habilitación. Fabricado en CMOS de alta velocidad (HCMOS), opera de 2 V a 10 V y exhibe típicamente sobre la resistencia a la analogía de 70 Ω] (en el suministro de 4.5 V).

Las aplicaciones incluyen los extremos frontales de adquisición de datos, la multiplexación de sensores y la transmisión de señales de audio. El 74HC4051 también está disponible en variantes como el 74HCT4051, que es compatible con TTL en los pines de control mientras conserva las características CMOS. Para menor RON

74LS151 – TTL 8‐to‐1 Digital Multiplexer

El 74LS151 es una pieza TTL clásica que proporciona un multiplexado digital de 8 entradas con salidas complementarias (Y y Y ⁇ ). Funciona a partir de un suministro de 5 V ( ± 5 %) y ofrece un retraso de propagación típico de 15 ns] a 15 pF de carga. El consumo de energía es más alto que la salida CMOS: el sistema de cierre de lógica de la corriente de cierre de cierre de la T-T.

Debido a su velocidad, el 74LS151 se utiliza a menudo en la decodificación de direcciones, la enrutamiento de datos y las funciones lógicas programables. Sin embargo, para los diseños modernos 3.3 V o de baja tensión, los reemplazos CMOS como el 74LVC151 (disponible en 1.65 V a 5.5 V) son preferidos por menor potencia y mayor rango de tensión.

CD74HC4052 – Dual 4‐to‐1 Multiplexer

El CD74HC4052 integra dos multiplexadores independientes de 4 canales en un solo paquete de 16 pines. Cada sección comparte líneas comunes (S0, S1) y un pin de habilitación, pero tiene sus propios pines I/O. Esta configuración es ideal para pares de señales diferenciales (p. ej., LVDS, salidas diferenciales de sensores analógicos) o para multiplexar cuatro fuentes de audio estéreo.

Al diseñar con el CD74HC4052, se necesita una atención cuidadosa al diseño de PCB para mantener el crosstalk debajo –55 dB. El dispositivo también se ofrece en una versión compatible con TTL, el CD74HCT4052.

ADG708 – Low‐RON 8‐a-1 Analog Multiplexer

Para aplicaciones que requieren una mínima degradación de la señal, el ADG708 de Analog Devices ofrece una resistencia típica **on de sólo 2.5 Ω** (con flatness de 0.5 Ω sobre el rango analógico). Este multiplexor CMOS opera de un solo suministro de 1.8 V a 5.5 V, o doble ±2.5 V, lo que lo hace compatible con sistemas digitales de baja tensión y señales analógicas industriales.

El ADG708 es común en la adquisición de datos de precisión, sistemas de monitorización de baterías y en la enrutamiento de señal de audio donde la distorsión debe estar por debajo del 0,01%. Su pequeño paquete QFN (4 mm × 4 mm) ahorra espacio significativo de la tabla.

74HC157 – Quad 2‐to‐1 Multiplexer

Cuando se necesitan múltiples selecciones de 2 entradas, el 74HC157 empaca cuatro multiplexores independientes de 2 a 1 en un solo chip. Cada MUX selecciona entre dos entradas de 1 bit basados en una línea común selecta, con salidas habilitadas colectivamente por un pin de habilitación. La demora de la propagación es típicamente 10 ns a 5 V, y el consumo de energía es quiescente microamperes.

74F258 – Rápido TTL 8 a 1 Múlxer

Para entornos digitales de alta velocidad donde el retraso de 15 ns de 74LS151 es insuficiente, el 74F258 (parte de la familia lógica FAST) ofrece un retraso de propagación típico de **5 ns** a 5 V. Consume una corriente quiescente de 20 mA pero proporciona una mayor unidad de salida y una excelente inmunidad de ruido. El 74F258 es una actualización compatible directa de la lógica de memoria 74LS151 en muchas aplicaciones, como

ICs de Múltiples de Purpose Especial

Más allá de las partes de uso general, varios ICs de multiplexores apuntan a dominios específicos:

  • Vídeo Múltiples: El conmutador de punto de cruce AD8108 (8×8) ofrece 500 MHz ancho de banda y –60 dB crosstalk a 10 MHz, diseñado para enrutar múltiples secuencias de vídeo analógicas en equipos de radio y vigilancia.
  • Múltiples diferenciales: Partes como el MAX14776 de Maxim proporcionan conmutación diferencial de 4 canales con protección integrada, ideal para la selección de autobuses RS‐485 o CAN.
  • Fail‐Safe and Hot‐Swap Multiplexers: Algunos multiplexadores industriales incluyen la fijación de sobrevoltaje (por ejemplo, tolerancia ±25 V) y el soporte de secuenciación de potencia para proteger los circuitos de aguas abajo.
  • Muchos digitales de alta velocidad: El 74AVC8T245 de NXP integra tanto la traducción de nivel como el multiplexado para el flujo de datos bidireccional a través de 3,3 V y 1.8 V dominios.

Consideraciones de la aplicación

Realizar el pleno potencial de un IC multixer requiere atención a los detalles a nivel de la junta:

  • Integridad de señales: Las señales de alta frecuencia que se desbordan a través de un multiplexor pueden sufrir de capacitancia e inductancia parasitaria. Usa planos de tierra, trazas cortas y líneas controladas por impedancia cuando el ancho de banda supera los 100 MHz.
  • Decoupling Power: Coloca un condensador cerámico de 0.1 μF cerca de cada pin de suministro, especialmente para los multiplexadores CMOS que dibujan las corrientes transitorias durante el conmutador. Se puede necesitar un condensador de 10 μF de vracs para sistemas más grandes.
  • Traducción de nivel mágico: Si las señales de control provienen de un dominio de tensión diferente, asegúrese de que las entradas digitales de multiplexor acepten esos niveles. La serie 74HCT es compatible con TTL a 5 V; la serie 74LVC funciona con 1.8 V, 3.3 V y 5 V.
  • Rango de señalización análogo: Para los multiplexores analógicos, asegúrese de que las señales de entrada permanezcan dentro de los carriles de suministro (o dentro del rango de movimiento común especificado para las partes bipolar). Los interruptores analógicos de ferrocarril a peligro pueden pasar señales 0.3 V más allá de los suministros.
  • Estrategia de Protección de la SED: En entornos difíciles, añadir diodos de TVS externos en líneas expuestas a conectores. Muchos multiplexadores modernos tienen protección interna de 2 kV HBM, pero la protección externa puede ser necesaria para niveles más altos.

Cómo seleccionar el IC de multiplexador derecho

Un enfoque sistemático de la selección puede ahorrar iteraciones de diseño.

  1. El recuento y la configuración de los canales (por ejemplo, solo 8:1, dual 4:1, quad 2:1).
  2. Tipo de documento: digital (velocidad, lógica familiar) o análogo (ancho de banda, linealidad, R]ON]] flatness.
  3. Tensión de volumen disponible (por ejemplo, solo 3.3 V, 5 V, o doble ±5 V).
  4. Limitaciones de rendimiento: demora máxima permitida de propagación, ancho de banda mínimo, piso cruzado, etc.
  5. Power budget: quiescent y dinámico corriente a frecuencia de operación.
  6. Limitaciones de paquete: espacio de tablero, entorno térmico y manufactura.

Una vez que los requisitos son claros, una búsqueda paramétrica en los principales distribuidores semiconductores (Digi‐Key, Mouser) o utilizando herramientas de proveedores (TI Filter, ADI Selector) reduce los candidatos. Siempre revise las calificaciones típicas y máximas de la hoja de datos para sus condiciones de operación específicas— curvas de hoja de datos para R]ON] vs. tensión de suministro o temperatura son

Tendencias futuras

Multi-preferencias de la línea de alta calidad para el diseño de la línea de alta calidad, y los discos de alta calidad de la línea de alta calidad, son los factores de alta calidad y de alta calidad para la generación de discos de alta calidad.

Conclusión

Los IC multifunción presentan un rico paisaje de operaciones de rendimiento, desde las familias CMOS de bajo potencial, de amplio alcance hasta la velocidad de la lógica TL/FAST y la precisión de los conmutadores analógicos de bajo rangoON. Comprender parámetros clave como el rendimiento de la resistencia, el ancho de banda, el crosstalk y el consumo de energía permite a los ingenieros seleccionar



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