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I2C 总线多路复用器

2021-06-26 14:56 次阅读

在本文中,我们将阐明如何构建可与 I 2 C 线路一起使用的双向 2 位多路复用器电路。如果需要,该电路还具有作为电平转换器工作的额外功能。该设计基于 GreenPAK™ SLG46826V。由于 SDA 和 SCL 线路的双向性,该设计可用于单主或多主 I 2 C 通信。

该电路是一个双轨 IC,包括构建适合 I 2 C 协议的双向多路复用器电路所需的所有元件。使用此 IC 可实现小尺寸。除了实现 I 2 C 多路复用器电路的小尺寸外,GreenPAK 还能够集成电路所需的振荡器和上拉电阻器

该设计针对实际应用进行了优化,可以轻松修改以满足阅读器系统的要求。

通过将其放置在由 Arduino 板和四个 I 2 C-LCD 屏幕组成的 I 2 C 网络中对其进行了检查,其中每个屏幕包含相同的 I 2 C 地址。在设计的 IC 的帮助下,每个屏幕都被单独写入。

I 2 C 协议

连接两个或多个设备以传输和接收信息需要特殊的通信路径,由发送方和接收方共享的通信协议控制。集成电路间总线,也称为 I 2 C,是一种非常常见的双向通信总线,使用两条线路在设备之间发送串行信息。

I 2 C 用于在控制器和一组外围设备之间创建通信网络。它已得到众多电子传感器和执行器的支持,因为它高效且易于布线。I 2 C 总线支持7 位和10 位地址空间设备,由两条信号线组成:SCL 和SDA 线,用于与设备进行通信。SCL 代表“串行时钟”,它承载由主机驱动的时钟信号。SDA 代表“串行数据”,因此主机和从机都可以发送和接收数据。当I 2 C 外设之间没有传输时,SCL 和SDA 线都被上拉到V DD。

我们可以使用 I 2 C 协议连接多达 128 个设备,所有设备都共享相同的 SCL 和 SDA 线。图 1 显示了一个小规模的例子。

系统通常需要为不同的 IC 提供多种不同的电源电压,如今的外围设备通常在 I 2 C 总线和 I 2 C 电平转换器或 I 2 C 总线多路复用器的帮助下连接到微控制器以解决兼容性问题。

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图 1:I2C 网络图

I 2 C 总线多路复用器

在 I 2 C 网络中,每个设备都必须有一个唯一的不重复地址才能正确实现主从设备之间的通信,但是当许多传感器和外围设备组合在同一条总线上时,相同的 I 2 C 地址可以分配给多个设备。为了解决这个问题,我们实现了一个独特的多路复用电路,将具有相同地址的从设备连接到通信总线,我们可以通过轮询输入交换通道。

I 2 C 总线多路复用器电路是 SCL 和 SDA 总线的双向选择器,设计使用 SLG46826 双轨 IC 构建四通道输出多路复用器电路,如图 2 所示。 SCL 线的双向性,虽然单主系统不需要,但确保拓扑可用于多主配置,其中主主(连接到图 2 的左侧)可以仲裁辅助主(连接到地址上的图 2 的右侧)可以向主 I 2 C 网络发送命令。

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图 2:I2C 总线多路复用器 IC 图

GreenPAK 设计

设计由两个主要部分组成;SDA 线多路复用器和 SCL 线多路复用器。该电路的关键行为是 SLG46826 的双向引脚和 OE(输出启用)逻辑的配置和灵活性,用于配置特定引脚是输入还是输出。可以在 Dialog 的网站上找到在GreenPAK Designer 软件中创建的完整设计文件。

SDA 线路多路复用器

在这部分中,引脚 3 将根据输入 A0 和 A1 的状态连接到引脚 7、13、15、16 之一。这些输入已配置为用作数字输入/输出。输出类型为漏极开路 NMOS,输入上拉至 10 kΩ 电阻。如图 3 所示,NOR 门控制每个引脚的 OE“输出使能”;当 OE 为“低”时,引脚变为连接到 10K 上拉电阻的输入,当 OE 为“高”时,引脚变为输出且为 GND。

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图 3:SDA 线路复用器设计

3 位 LUT7 的输出连接到引脚 3 的 OE,而 3L8 或非门的输出将被多路复用并连接到引脚 7、13、15、16 的 OE。时间延迟块被配置为下降Edge Delay 并因此产生到 NOR 门的时间延迟。2 位解复用器是使用块 3L3、3L4、3L5、2L2 和 2L3 构建的。

因此,当 [A1A0] = [00] 时,3L8 输出传递到引脚 7,活动通道为 0 到 3L3,而其余通道的输入被上拉至 1。当 [A1A0] = [01] 时,3L8 输出通过 3L4 传递到引脚 13,当 [A1A0] = [10] 时,输出通过 3L5 传递到引脚 15,当 [A1A0] = [11] 时,3L8 输出通过两个与门 2L3 和 2L2 传递到引脚 16。

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图 4:引脚 6 属性

块3L0、3L1和3L2用于构建2位多路复用器电路;然后它选择来自引脚 7、13、15、16 的一个输入信号并将其传递到 NOR 门,稍后传递到引脚 3 (SDA)。引脚 4 和 5 被配置为连接到下拉电阻器的输入,然后通道 0 在初始状态下处于活动状态,因为 [A0A1] = [00]。

MF1 和 MF2 是多功能块,可配置为执行多个功能。在这个设计中,它们被用来产生一个时间延迟,此外,用来制定或非门。每个计数器的“DLY IN”输入连接到或非门输出。

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图 5:MF1(多功能块)配置

设计事件顺序

当总线处于空闲状态(不发送或接收)时,通信引脚连接到一个上拉电阻(高电平),所有引脚根据传递到 OE 的信号处于输入状态。如果输入之一接收到 LO 信号,则该信号将通过 NOR 门传播,从而在基于 A0A1 的适当 OE 处产生 HI 信号。这会将引脚配置为输出并因此保持到 GND。如果输入返回 HI,则会产生一个短时间延迟以保持 OE 状态,以考虑引脚需要从 LO 变为 HI(从输入到输出)的时间。

要继续处理事件序列,请考虑以下示例:

初始状态,总线上无通讯,[A1A0]=[00]。即所有引脚都是输入,并且由于输入的上拉电阻被激活,信号 HI 从所有输入传递到 IC。当引脚 3 从主机接收到 LO 时,信号传递到 3L8,然后到 3 位 LUT3 和 3L3 输出也为低电平,因为信号低电平到达引脚 7 的 OE,这使得引脚 7 的状态从输入变为输出。LO 信号通过总线 SDA0 传播到外部设备。

当主机释放通信总线时,由于现有的上拉电阻,输入变为 HI。然后 HI 传递到 3L8,后者反转信号并将信号低电平传递到引脚 7 的 OE,从而导致引脚将其状态从输出更改为输入。由于上拉电阻处于活动状态,HI 被传递到外部设备,并在下降沿应用时间延迟,以便在接收新值之前为引脚提供足够的时间来改变其 IO 状态。

SCL 线路多路复用器

与 SDA 总线的多路复用器电路的设计一样,SCL 总线的另一个多路复用器电路也采用相同的配置设计,其中引脚 6、17、18、19 和 20 被配置为作为数字输入/输出和内部上拉电阻在引脚上被激活。因此,通过引脚 6 来自主机的信号将根据 A1 和 A0 连接到引脚 17、18、19 和 20 之一。块 3L11、3L12、3L13 和 2L0 用于构建 2 位解复用器,而块 4L0、3L6 和 2L1 用于构建 2 位复用器,从而实现双向通信。

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图 6:SCL 线路复用器设计

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表 1:选择输入状态

SLG46826 具有双电源 V DD和 V DD2,这允许设计添加电平转换作为多路复用器电路的另一个功能。引脚 3、6 和 7 由 V DD供电,而引脚13、15、16、17、18、19和 20 由 V DD2供电。因此,可以将此复用器电路用作通道 1、2、3 的电平转换电路,而无需通道 0。可以从项目信息中选择所需的电压(V DD和 V DD2)。

电平转换功能

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表 2:已实现多路复用器的 GreenPAK 引脚图

结果

为确保设计按预期工作,该设计置于真实场景中:控制四个屏幕 (I 2 C-LCD),所有屏幕均具有相同的静态 I 2 C 地址。所有通信都来自一个主设备,在这种情况下,是一个 Arduino 板。已经为 Arduino 板编写了一个程序,它可以作为主机运行,并通过 I 2 C 协议在每个屏幕上打印不同的短语。屏幕通过 I 2 C 多路复用器电路和 Arduino 数字输出在总线上互换,以控制 A0 和 A1。在每个打印指令之前,总线在屏幕之间多路复用。图 7 描述了实施后的屏幕输出。

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图 7:实施后的 I2C-LCD 输出


文章来源:eewebDialog Semiconductor

编辑:ymf

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MC14052B 双通道4通道模拟多路复用器/多路解复用器(Mux / Demux)

1B,MC14052B和MC14053B模拟多路复用器是数字控制的模拟开关。 MC14051B有效地实现了SP8T固态开关,MC14052B和DP4T以及MC14053B三重SPDT。这三款器件均具有低导通阻抗和极低的关断漏电流。可以实现控制模拟信号直至完整的电源电压范围。 特性 控制输入上的三重二极管保护 开关功能在制作前断开 电源电压范围= 3.0 Vdc至18 Vdc 模拟电压范围(V DD - V EE )= 3.0至18 V注:V EE 必须...
发表于 08-01 07:02 1037次 阅读
MC14052B 双通道4通道模拟多路复用器/多路解复用器(Mux / Demux)

MC14551B 四路2通道模拟多路复用器/多路解复用器(Mux / Demux)

1B是一款数字控制模拟开关。该器件采用4PDT固态开关,具有低导通阻抗和极低的漏电流。可以实现控制模拟信号直至完整的电源电压范围。 特性 所有控制输入上的三重二极管保护 电源电压范围= 3.0 Vdc至18 Vdc 模拟电压范围(V DD - V EE )= 3.0至18 V注:V EE 必须小于或等于V SS 线性化转移特征 低噪音 - 12 nVW平方根周期,f大于或等于1.0 kHz 对于低R ON ,使用HC4051,HC4052或HC4053高速CMOS器件 开关功能在制作前断开 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图...
发表于 08-01 07:02 175次 阅读
MC14551B 四路2通道模拟多路复用器/多路解复用器(Mux / Demux)

MC74LVX4066 四路模拟开关/多路复用器/多路解复用器(Mux / Demux)

能硅栅CMOS MC74LVX4066采用硅栅CMOS技术实现快速传播延迟,低导通电阻和低通道漏电流。该双向开关/多路复用器/多路分解器控制可在整个电源范围内变化的模拟和数字电压(从V CC 到GND)。 LVX4066的引脚排列与金属栅CMOS MC14066和高速CMOS HC4066A。每个设备有四个独立的开关。该器件的设计使得导通电阻(R ON )在输入电压上比金属栅CMOS模拟开关的R ON 更加线性。 ON / OFF控制输入与标准CMOS输出兼容;使用上拉电阻,它们与LSTTL输出兼容。 特性 快速切换和传播速度 高开/关输出电压比 低开关之间的串扰 所有输入/输出上的二极管保护 宽电源电压范围(V CC - GND)= 2.0至6.0伏 模拟输入电压范围(V CC - GND)= 2.0至6.0伏 与MC14016或MC14066相比,输入电压的线性度和导通电阻更低 低噪音 芯片复杂性:44个FET或11个等效门 无铅封装可用* 电路图、引脚图和封装图...
发表于 08-01 07:02 199次 阅读
MC74LVX4066 四路模拟开关/多路复用器/多路解复用器(Mux / Demux)

MC74HC4066A 四路模拟开关/多路复用器/多路解复用器(Mux / Demux)

4066A采用硅栅CMOS技术实现快速传播延迟,低导通电阻和低通道漏电流。该双向开关/多路复用器/多路分解器控制可在整个电源范围内变化的模拟和数字电压(从V CC 到GND)。 HC4066A的引脚排列与金属栅CMOS MC14016和MC14066。每个设备有四个独立的开关。该器件的设计使得导通电阻(R ON )在输入电压上比金属栅CMOS模拟开关的R ON 更加线性。 ON / OFF控制输入与标准CMOS输出兼容;通过上拉电阻,它们与LSTTL输出兼容。对于带电压电平转换器的模拟开关,请参见HC4316A。 特性 快速切换和传播速度 高开/关输出电压比 低开关之间的串扰 所有输入/输出上的二极管保护 宽电源电压范围(V CC - GND)= 2.0至12.0伏 模拟输入电压范围(V CC - GND)= 2.0至12.0伏 与MC14016或MC14066相比,输入电压的线性度和导通电阻更低 低噪音 芯片复杂性:44个FET或11个等效门 无铅封装可用* 电路图、引脚图和封装图...
发表于 08-01 06:02 457次 阅读
MC74HC4066A 四路模拟开关/多路复用器/多路解复用器(Mux / Demux)

MC14067B 16通道模拟多路复用器/多路解复用器(Mux / Demux)

7多路复用器/多路分解器是一款数字控制模拟开关,具有低导通电阻和极低的漏电流。该器件可用于数字或模拟应用。 MC14067是一款16通道多路复用器/多路分离器,具有禁止和四个二进制控制输入A,B,C和D.这些控制输入选择1通过打开相应的模拟开关来显示16个通道(参见MC14067真值表。) 特性 低漏电流 匹配通道阻力 低静态功耗 通道之间的低串扰 宽工作电压范围:3至18 V 低噪音 针对CD4067B更换插针的引脚 无铅封装可用* 电路图、引脚图和封装图...
发表于 08-01 06:02 155次 阅读
MC14067B 16通道模拟多路复用器/多路解复用器(Mux / Demux)

FSUSB73 高速USB 2.0开关/多路复用器

3是双向低功率高速USB 2.0 3:1 MUX加一个隔离开关。该器件针对在三个高速(480Mbps)或全速/低速USB / UART源与一个USB 2.0连接器之间的切换进行了优化。此外,FSUSB73包含一个集成路由USB开关,允许USB集线器和另一个处理器在不进行重新计数的情况下进行通信。 应用 多媒体平板电脑 存储和外设 手机 WLAN网卡和宽带接入 PMP / MP3播放器 电路图、引脚图和封装图
发表于 08-01 06:02 154次 阅读

FSUSB74 高速USB 2.0开关/多路复用器

4是双向低功率高速USB 2.0 4:1 MUX。该器件经优化可从四个高速(480Mbps)电源或任意高速和全/低速USB / UART电源切换至一个USB 2.0连接器。 应用 多媒体平板电脑 存储和外设 手机 WLAN网卡和宽带接入 PMP / MP3播放器 电路图、引脚图和封装图
发表于 08-01 06:02 147次 阅读

FSSD06 SD / SDIO和MMC双端口复用器

是双端口多路复用器,使安全数字(SD),安全数字I / O(SDIO),多媒体卡(MMC)主机控制器能够扩展为多个卡或外设。 CMD,CLK和D [3:0]信号能够多路复用至双卡外设。它针对1位/ 4位SD / MMC应用而优化。该架构包括必需的双向数据和命令传输功能,用于单高压卡或双压卡.FSSD06的时钟路径是一个单向缓冲器,具有集成上拉电阻,可实现高阻抗模式。典型应用涵盖了便携式和消费电子应用中的开关:手机,数码相机,家庭影院显示器,便携式GPS装置和打印机。 特性 •典型导通电阻=4Ω,V DDH = 2.7V•f 触发:> 120MHz•低导通电容:9pF(典型值)•低功耗:1μA(最大值)•符合安全数字(SD),安全数字I / O (SDIO)和多媒体卡(MMC)规范•支持1位/ 4位主机控制器(V DDH = 1.65V至3.6V)与高压(2.7-3.6V)和双压卡(1.65-1.95V,2.7-3.6V) )进行通信 V DDH = 1.65到3.6V,V DDC1 / C2 = V DDH 到3.6V•24引线MLP(3.5 x 4.5mm)封装和UMLP封装 应用 多媒体平板电脑 存储和外设 手机 WLAN网卡和宽带接入 PMP / MP3播放器 电...
发表于 08-01 02:02 228次 阅读

NLAST4051 模拟多路复用器/多路解复用器

051是MC14051和MC74HC4051的改进版本,采用亚微米硅栅CMOS技术制造,可降低R DS(on)电阻,并改善低电流线性度。该器件可采用单电源供电,也可采用高达+/- 3 V的双电源供电,无需耦合电容即可通过6 V PP 信号。 在单电源模式下工作时,只需将V EE ,引脚7连接到地。对于双电源供电,V EE 与负电压相连,不超过最大额定值。设备中提供了转换,Address和Inhibit是标准的TTL级兼容。有关CMOS兼容性,请参阅NLAS4051。引脚引脚兼容所有行业标准版本的'4051'。 特性 改进的R DS(on)规格 MAX4051和MAX4051A的引脚更换引脚 - 工作电压为5.0 V的一半 单电源或双电源操作 - 单3-5伏操作或双+/- 3伏操作 - V CC 为3.0至3.3 V,器件可以与1.8 V逻辑接口,无需转换器 - 地址和抑制逻辑具有过压容限,可以驱动+6 V无论是否V CC 地址和抑制引脚标准TTL兼容 - 大大改进MAX4051和MAX4051A的噪声容限 - 真正的TTL兼容性V IL = 0.8 V,V IH = 2.0 V 改进了支架的线性度ard HC4051设备 流行的SOIC,节省空间的TSSOP和QSOP 16引...
发表于 08-01 00:02 182次 阅读
NLAST4051 模拟多路复用器/多路解复用器

FSA3357 低压SP3T模拟开关(3:1复用器/解复用器)

7是一款高性能单刀/三掷(SP3T)模拟开关或3:1复用器/多路复用器。该器件采用先进的次微米CMOS技术制造,实现了高速使能和停用时间以及低导通电阻。先开后合选择电路可防止B 0 ,B 1 或B 2 端口上的信号由于开关在引脚切换期间暂时接通而被损坏。该器件的额定工作范围为1.65到5.5VV CC 。控制输入容差电压最高可达5.5V,且与V CC 工作范围无关。 特性 可在模拟和数字应用中使用 节省空间的US8 8引线表面贴装封装 低导通电阻;...
发表于 08-01 00:02 166次 阅读

NLAS4051 模拟多路复用器/多路解复用器

51是MC14051和MC74HC4051的改进版本,采用亚微米硅栅CMOS技术制造,可降低R DS(on)电阻,并改善低电流线性度。该器件可采用单电源或高达+/- 3 V的电源供电,无需耦合电容即可传递6 V PP 信号。 在单电源模式下工作时,仅需将V EE ,引脚7连接到地。对于双电源供电,V EE 与负电压相连,不超过最大额定值。 特性 改进的R DS(上)规格 MAX4051和MAX4051A引脚更换引脚 - One一半电阻工作在5.0伏 单电源或双电源操作 - 单2.5-5伏操作,或双+/- 3伏操作 - V CC 3.0至3.3 V,器件可与1.8 V逻辑接口,无需转换器 - 地址和禁止逻辑结束 - 耐压,可驱动+6 V,无论V CC 。 改进标准HC4051器件的线性度 流行的SOIC,节省空间的TSSOP和QSOP 16引脚封装 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 22:02 238次 阅读
NLAS4051 模拟多路复用器/多路解复用器

NLAS3158 模拟开关 低电压 双SPDT 双路2:1多路复用器

58是一款先进的CMOS模拟开关,采用硅栅CMOS技术制造。它实现了非常低的传播延迟和RDSON电阻,同时保持CMOS低功耗。模拟和数字电压可能在整个电源范围内变化(从VCC到GND)。此器件是PI5A3158的替代产品。选择引脚具有过压保护功能,允许电压高于VCC,引脚上的电压高达7.0 V,不会造成损坏或中断部件的操作,无论工作电压如何。 特性 高速:tPD = 1.0 ns(典型值),VCC = 5.0 V. / li> 低功耗:TA = 25C时ICC = 1.0 A(最大值)。 标准CMOS逻辑电平。 高带宽,改善线性度 低RDSON:3欧姆最大值8欧姆。 打破电路前,防止意外短裤 这是一个无铅设备。 可用于时钟切换,数据多路复用等 可以切换平衡信号对,例如LVDS> 200 Mb / s 应用 切换标准NTSC / PAL视频,音频,SPDIF和HDTV。 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 21:02 245次 阅读
NLAS3158 模拟开关 低电压 双SPDT 双路2:1多路复用器

NB7L111M 时钟/数据驱动器 2:1:10差分 6.125 Gbps 2.5 V / 3.3 V 带CML输出

1M是一款低偏斜2:1:10差分时钟/数据驱动器,专为时钟/数据分配而设计。它接收两个时钟/数据源到多路复用器输入,并再现十个相同的CML差分输出。该器件非常适用于背板或电路板上的时钟/数据分配以及冗余时钟切换应用。输入信号可以是差分或单端(如果提供外部参考电压)。差分输入包含内部50欧姆端接电阻,可接受负ECL(NECL),正ECL(PECL),LVCMOS,LVTTL,CML或LVDS(使用适当的电源)。差分16 mA CML输出提供匹配的内部50欧姆端接,当外部端接50欧姆至VCC时提供400 mV输出摆幅。 NB7L111M采用2.5 V +/- 5%电源或3.3 V +/- 5电源供电在-40C至+ 85C的整个工业温度范围内保证%供应。该器件采用扁平8x8 mm,QFN-52封装,间距为0.5 mm(参见数据手册背面的封装尺寸)。应用笔记,型号和支持文档可在www.onsemi.com获取。 。 特性 最大输入时钟频率> 5.5 GHz典型值 最大输入数据速率> 6.125 Gb / s典型值...
发表于 07-31 19:02 208次 阅读

FS6377 我

是一款CMOS时钟发生器IC,旨在最大限度地降低各种电子系统的成本和元件数量。三个I 2 C可编程锁相环(PLL)为四个可编程多路复用器和后分频器供电,提供高度的灵活性。 特性 具有可编程参考和反馈分频器的三个片内PLL 四个可独立编程的多路复用器和后分频器 I2C总线串行接口 所有PLL和输出时钟驱动器的可编程关断 一个PLL和SEL_CD输入可以修改两个多路复用器/后分频器组合 用于电路板测试的三态输出 5 V至3.3 V操作 接受5 MHz至27 MHz晶体谐振器 提供商业和工业温度范围 应用 工业 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 16:02 297次 阅读

FS6370 EE可编程3-PLL时钟

是一款CMOS时钟发生器IC,旨在最大限度地降低各种电子系统的成本和元件数量。驱动四个可编程多路复用器和后分频器的三个EEPROM可编程锁相环(PLL)提供了高度的灵活性。内部EEPROM允许对器件进行即时工厂编程,以满足最终用户的要求。 特性 通过内部非易失性128位串行EEPROM实现时钟频率的及时定制 I2C总线串行接口 三个片上PLL可编程参考和反馈分频器 四个可独立编程的多路复用器和后分频器 所有PLL和输出时钟驱动器的可编程关断 用于电路板测试的三态输出 一个PLL和两个多路复用器/后分频器组合可以通过SEL_CD输入修改 5 V至3.3 V操作 接受5 MHz至27 MHz晶体谐振器 应用 工业 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 16:02 268次 阅读

NE5517 运算跨导放大器 双通道

和NE5517包含两个电流控制运算跨导放大器,每个放大器都具有差分输入和推挽输出。与用于所有类型的可编程增益应用的类似器件相比,AU5517 / NE5517具有显着的设计和性能优势。通过在输入端使用线性化二极管可以提高电路性能,从而实现基于0.5%THD的10 dB信噪比改善。 AU5517 / NE5517适用于各种工业和消费类应用。芯片上的恒定阻抗缓冲器允许通用AU5517 / NE5517。这些缓冲器由达林顿晶体管和偏置网络组成,几乎消除了偏置电流IABC中的突发引起的偏移电压变化,从而消除了高质量音频应用中可听到的可听噪声。 特性 恒定阻抗缓冲区 缓冲区的Delta VBE是常量放大器Ibias改变 放大器之间的优秀匹配 线性化二极管 高输出信号到 - 噪音比率 应用 终端产品 多路复用器 定时器 DolbyE HX Systems 电流控制放大器,滤波器 电流控制振荡器,阻抗 电子音乐合成器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 15:02 537次 阅读
NE5517 运算跨导放大器 双通道