Frage zum CD4067

Tim 🔆 schrieb:

Kann ich beim CD4067 die Kanäle einfach durch Änderung der Binäreingänge umschalten oder muss ich den Baustein dazwischen über Enable deaktivieren?

Nein.

Was macht Enable intern überhaupt? Oder wird da nur ganz ordinär der Ausgang deaktiviert?

Ja.

In den gefühlt 1000 Threads zum 4067 konnte ich leider keine Antwort auf meine Frage finden.

Aber im Datenblatt:

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/cd4067b.pdf?

Tim 🔆 schrieb:

(...)

Wenn es wichtig ist, dass auch im Nanosekundenbereich nichts zusammenkommen darf und der IC intern nicht explizit über eine „Break-Before-Make Switching”-Schaltung verfügt, was im Datenblatt normalerweise unter Features explizit aufgeführt wird (Beispiel im Anhang), dann würde ich den Schaltvorgang über Enable-Schritt machen, also erstmal alle Kanäle sperren, dann die Binärkombination ändern und erst danach wieder über Enable alles aktivieren, wofür Enable auch unter anderem gedacht ist – Enable sitzt normalerweise gattermäßig ganz am Ende, kurz vor den Schalttransistoren, und kappt sozusagen alles, was vorher mit den Binäreingängen versucht wird, einzustellen. Ohne „Break-Before-Make Switching” hängt es rein kombinatorisch vom Zufall bzw. Verdrahtung, Durchlaufzeit und Flankensteilheit der Ansteuerung der Gatter ab, ob sich in Nanosekundenbereich etwas an den In/Outs teilweise überschneidet oder eben nicht. Wenn man die Steuerung über einen µC macht und es so wichtig ist, dass das in diesem extrem kleinen Zeitfenster nicht passiert, dann muss man halt einen Pin mehr für Enable opfern und die Umschaltung entsprechend so in dieser Reihenfolge im Code schreiben.

Du musst Dein Datenblatt genau von A bis Z durchgehen und überprüfen, ob dort irgendetwas von der „Break-Before-Make Switching”-Vorrichtung erwähnt wird. Wenn NICHT, dann wird vermutlich alles nur rein kombinatorisch über Gatter geschaltet und eine – wenn auch extrem kurze – Signalüberschneidung ist möglich. Bei den großen Impedanzen bzw. Widerstandwerten, die die Schalttransistoren haben, ist das aber alles normalerweise auch ungefährlich und harmlos, könnte aber doch relevant sein, wenn man z.B. auf 15V geht. Wenn man aber z.B. Clockeingänge mit so einem nur rein kombinatorischen Multi- oder Demultiplexer ohne Disablefunktion schaltet, wird man möglicherweise ab und zu eine Phantomflanke zu viel erhalten. Es kommt also auch auf den Anwendungsfall an, für welche Schaltstrategie man sich am Ende dann entscheiden wird oder entscheiden muss.

Gregor J. schrieb:

Interessanter Kommentar👍

Wenn es wichtig ist, dass auch im Nanosekundenbereich nichts zusammenkommen darf und der IC intern nicht explizit über eine „Break-Before-Make Switching”-Schaltung verfügt, was im Datenblatt normalerweise unter Features explizit aufgeführt wird (Beispiel im Anhang), (...) Du musst Dein Datenblatt genau von A bis Z durchgehen und überprüfen, ob dort irgendetwas von der „Break-Before-Make Switching”-Vorrichtung erwähnt wird.

Im Datenblatt des CD4067 findet man nichts zu dem Begriff. Im Datenblatt des 74HC4067 dagegen schon. Der hat allerdings nur einen Versorgungsspannungsbereich bis 6V.

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/cd74hc4067.pdf?

Jörg R. schrieb:

Tim 🔆 schrieb:

In den gefühlt 1000 Threads zum 4067 konnte ich leider keine Antwort auf meine Frage finden.

Aber im Datenblatt:

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/cd4067b.pdf?

RTFM (auf S. 14):

8.1 Application Information

8.1.1 Special Considerations

...

When switching from one address to another, some of the ON periods of the channels of the multiplexers will overlap momentarily, which may be objectionable in certain applications.

Gregor J. schrieb:

Wenn NICHT, dann wird vermutlich alles nur rein kombinatorisch über Gatter geschaltet und eine – wenn auch extrem kurze – Signalüberschneidung ist möglich.

Ja, so steht es im Datenblatt: "When switching from one address to another, some of the ON periods of the channels of the multiplexers will overlap momentarily, which may be objectionable in certain applications."

Es gibt aber auch Analog-MUX mit "Break-Before-Make Switching", z.B. ADG508. "Switches are guaranteed break-before-make so that input signals are protected against momentary shorting."

Jörg R. schrieb:

Im Datenblatt des CD4067 findet man nichts zu dem Begriff. Im Datenblatt des 74HC4067 dagegen schon.

Du musst also unbedingt genau das passende Datenblatt lesen. Solche Details unterscheiden sich von Hersteller zu Hersteller, auch bei genau gleicher Typenbezeichnung. Beim CD4067B von TI findet man zum Beispiel

1

When switching from one address to another, some of the ON periods of

2

the channels of the multiplexers will overlap momentarily, which may be

3

objectionable in certain applications.

4

Also, when a channel is turned on or off by an address input, there is

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a momentary conductive path from the channel to VSS, which will dump

6

some charge from any capacitor connected to the input or output of the

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channel.

8

The inhibit input turning on a channel will similarly dump some charge

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to VSS.

Je nachdem, wie kritisch das in deiner Anwendung ist, wird auch der 3. oder der 2. Satz wichtig. Bei besseren Chips ist beides spezifiziert, unter "break-before-make" in ns bzw. "charge injection". Und dann fliesst noch Leckstrom aus einem abgeschalteten Eingang. Das können 2µA sein, wenn's warm wird.

Es gibt auch Multiplexer, bei denen all das spezifiziert ist. Maxim hat(te) eine große Auswahl, z.B. MAX306E. Wenn du mit 5V auskommst und/oder auch zwei 4051 verwenden kannst, wird die Auswahl wesentlich größer.

Interessant, danke für eure Antworten. Ich hatte ins Datenblatt geschaut, aber anscheinend gibt es Unterschiede. Im neuesten ist es beschrieben, bei meinem (Stand 2017) fehlen 2 Seiten, ansonsten ist es bis auf die Packaging Information identisch.

Moin,

Hat mal jemand konkrete Faelle, wo es auf sowas ankommt, bei so ranzigen Signalen, wie man sie mit einem 4067 schalten kann?

Gruss WK

Tim 🔆 schrieb:

Interessant, danke für eure Antworten.

Keine Ursache. Was wolltest Du eigentlich damit für Signale schalten, dass es ausgerechnet dieser IC sein muss?

Dergute W. schrieb:

Hat mal jemand konkrete Faelle, wo es auf sowas ankommt

Ich habe mal einen 74HC4051 benutzt, um 8 OPVs auf einen ADC zu schalten. Vermutlich würde nichts passieren, aber sauberer ist es einfach, wenn der µC bei den Umschaltungen den /E kurz anliftet.

Gregor J. schrieb:

Keine Ursache. Was wolltest Du eigentlich damit für Signale schalten, dass es ausgerechnet dieser IC sein muss?

Ich möchte das Signal von 10 Op Amps umschalten. An den Eingängen des 4067 kann ich einfach Schutzwiderstände vorsehen. Es handelt sich um eine einfache Spannungsmessung.

Der 4067 hat keinen besonderen Grund. Es ist ein älteres Projekt, das ich jetzt fertigstellen will.

Bauform B. schrieb:

Jörg R. schrieb:

Im Datenblatt des CD4067 findet man nichts zu dem Begriff. Im Datenblatt des 74HC4067 dagegen schon.

Du musst also unbedingt genau das passende Datenblatt lesen. Solche Details unterscheiden sich von Hersteller zu Hersteller, auch bei genau gleicher Typenbezeichnung.

CD4067 und 74HC4067 gehören zu völlig verschiedenen IC-Familien. Da kann man schon dankbar sein, dass die Grundfunktion ähnlich ist ;-)

Tim 🔆 schrieb:

Ich möchte das Signal von 10 Op Amps umschalten. An den Eingängen des 4067 kann ich einfach Schutzwiderstände vorsehen. Es handelt sich um eine einfache Spannungsmessung.

Schlimmstenfalls werden zwei OPV-Ausgänge für < 1 µs mit ca. 200 Ohm 'kurzgeschlossen', was nicht stören dürfte. Alternativ kannst Du einen unbenutzten Eingang zwischendurch aktivieren, was die gleiche Wirkung wie enable hätte und auch kein Problem sein sollte.

Tim 🔆 schrieb:

Ich möchte das Signal von 10 Op Amps umschalten.

Ja, dann wird das schon richtig sein. Wären das digitale Signale, könnte man auch zu rein digitalen Demultiplexern – wie 74xx154 – usw. greifen – dort gibt es dann keine echten Verbindungen zwischen INs und OUTs, wo Kurzschlüsse beim Umschalten entstehen könnten. Das Phänomen von kurzzeitig falschen Signalpegeln während des Umschaltens nur über ABCD gibt es aber auch dort, unter anderem deswegen haben sie ja die Enable-Eingänge. Im Anhang noch ein Screenshot mit Gattern des 154, wo man sehen kann, wie Enable alles in einen wohldefinierten Zustand bringt, weil es alle AND-Gatter am Ende mit Low in ihrer Funktion als Demultiplexer anspricht und abschaltet. So ähnlich sind analoge Multiplexer auch aus CMOS-Gattern aufgebaut, nur das am Ende FETs als echte Schalter fungieren.

Mi N. schrieb:

Alternativ kannst Du einen unbenutzten Eingang zwischendurch aktivieren, was die gleiche Wirkung wie enable hätte und auch kein Problem sein sollte.

Nee, hat leider nicht die gleiche Wirkung. Wen man es gattermäßig verstanden hat, sieht man es – es ist nämlich nicht klar, was zwischendurch in den undefinierten Pegelzuständen miteinander geschaltet wird oder ob es überhaupt dazu bei allen Eingangskombinationen kommen wird.

Gregor J. schrieb:

Wen man es gattermäßig verstanden hat, sieht man es – es ist nämlich nicht klar, was zwischendurch in den undefinierten Pegelzuständen miteinander geschaltet wird oder ob es überhaupt dazu bei allen Eingangskombinationen kommen wird.

Ich seh schon, es ist ein unlösbares Problem: Wir brauchen die Fertigungsunterlagen vom Hersteller! Wohl doch besser Reedrelais' nehmen :-(

Mi N. schrieb:

Ich seh schon, es ist ein unlösbares Problem

Möglicherweise für Dich, ansonsten ist das Problem längst erklärt worden und gelöst.

Oh, oh.