CD4066 쿼드 아날로그 스위치: 핵심 특징, 동작 원리 및 실전 활용

CMOS(상보성 금속 산화막 반도체)는 로직 기능에서 n형과 p형 MOSFET의 대칭적이고 상보적인 쌍을 사용하는 MOSFET 유형입니다. 일반적인 CMOS 칩으로는 카운터(CD4017), 디코더(CD4028, CD4511), 아날로그 스위치(CD4066) 등이 있습니다.

오늘 글에서는 CD4066 쿼드 양방향 아날로그 스위치를 배우겠습니다.

1. CD4066이란?

CD4066은 CD4000 IC 제품군에 속하는 4개의 스위치를 가진 CMOS IC입니다. 아날로그 스위치 범주에 속합니다.

CD4066 쿼드 아날로그 스위치: 핵심 특징, 동작 원리 및 실전 활용

CD4000 시리즈 중 하나

CD4066의 4-양방향 스위치 설계는 주로 아날로그 또는 디지털 신호 전송과 멀티플렉싱을 위한 것입니다.

2. 핀 구성

CD4066 쿼드 양방향 스위치는 14핀 IC입니다. 각 핀의 기능을 아래에서 논의하겠습니다.

핀 1, 3, 8, 11 – 4-양방향 스위치의 입력 핀입니다.
핀 10, 9, 4, 2 – 쿼드 양방향 스위치의 출력 핀입니다.
핀 13, 12, 6, 5 – CD4066의 제어 핀입니다.
VCC (핀14) – 집적 회로의 전원 공급원입니다.
접지 (핀7) – IC의 접지 핀입니다.

3. 특징

CD4066의 사양과 특징은 다음과 같습니다:

첫째, 5옴의 낮은 내부 저항과 5Ω의 온 상태 저항을 가집니다.
제어 핀의 저레벨 최대 전압은 0.9V, 하이레벨 최소 전압은 11V입니다.
또한 CD4066의 패키지는 주로 14핀 PDIP, PDSO, GDIP/DIP14, SO14, TSSOP14입니다. 또한 각 칩은 4채널을 가집니다.

높은 선형성 외에도 높은 온/오프 출력 전압 비율과 제어 입력 임피던스를 가집니다.
노이즈 내성은 0.45 VDD이며, 피크-투-피크 아날로그 스위칭은 ±7.5V입니다.
동작 온도 범위는 –55°C ~ 125°C입니다.
동작 전압 범위는 3V ~ 18V, 스위칭 최대 전압은 20V입니다.
대역폭은 40MHz이고 1:1 SPST 구성입니다.

SPST 기호

● 4개 스위치 간의 크로스토크가 -50dB(RL=1kΩ)로 적음.

● 마지막으로 0.4mA의 높은 출력 전류와 낮은 오프 상태 스위치 누설 전류를 가집니다.

참고: CD4066과 CD4016은 핀 구성에서 매우 유사합니다. 하지만 내부 저항에서 구별되는 특징을 찾을 수 있습니다. CD4016은 200Ω 저항을 가지는 반면 CD4066은 5Ω입니다. 이 때문에 CD4066은 오디오 신호 같은 약한 신호 응용 분야에 주로 적합합니다.

4. CD4066 쿼드 양방향 스위치 사용처

자주 CD4066 쿼드 양방향 스위치는 멀티플렉싱 응용 분야와 신호 분리에 사용됩니다. 양방향이므로 아날로그와 디지털 신호 모두에 사용할 수 있습니다.

또한 정상 동작 전압 범위 3V~18V 외에 15V, 10V, 5V 공칭 전압도 사용할 수 있습니다. 그리고 피크 전압 20V까지 도달할 수 있습니다.

싱글 채널 스위치 IC 대비 4채널 스위치의 장점은 입력 전압 범위에서 일정한 ON 임피던스입니다. 또한 피크 입력 전압이 전체 전원 공급 전압과 유사합니다.

5. CD4066 쿼드 양방향 사용 방법

CD4066 아날로그 스위치는 디지털 제어를 통해 4개의 스위치 신호(주로 아날로그)를 작동시킵니다. 입력 아날로그 신호를 스위치에 가하면 제어 단자 입력으로 진행됩니다. 그런 다음 출력 신호를 얻습니다.

CD4066은 양방향 스위치입니다. 따라서 역방향과 정방향 모두에서 작동할 수 있습니다.

각 스위치는 전압 스위칭을 수행하는 두 핀, 즉 출력 핀과 입력 핀을 가집니다.
핀14는 +단자에 연결되고, 핀7은 회로에서 접지 단자에 있습니다.
제어 입력이 1이면 스위치 단자에 낮은 임피던스가 발생하여 스위치 온 상태가 됩니다. 반대로 스위치 입력이 0이면 스위치가 꺼지고 스위치 단자는 높은 임피던스를 가집니다.

더 나은 이해를 위해 CD4066 IC를 사용하는 단일 스위치 회로도를 고려해 보겠습니다.