CH446Q

１ CH446 中文手册 8x16 模拟开关阵列芯片 CH446Q 5x24 模拟开关阵列芯片 CH446X 手册 版本：1D http://wch.cn 1、概述 CH446Q 是 8x16 矩阵模拟开关芯片。CH446Q 包含 128 只模拟开关，分布于 8x16 信号通道矩阵的 各个交叉点，每只模拟开关都可以独立的开启或者关闭，从而实现 8x16 信号通道的任意路由。 RST S0 X0 DAT STB Interface Control CS/CK AX/AY Parallel or Serial ADDR 128 Latch DAT 8 X 16 Analog Switch Array … … … … X15 ACT S127 … … Y0 Y7 CH446X 是 5x24 矩阵模拟开关芯片。CH446X 包含 120 只模拟开关，分布于 5x24 信号通道矩阵的 各个交叉点，每只模拟开关都可以独立的开启或者关闭，从而实现 5x24 信号通道的任意路由。 RST S0 X0 DAT STB Interface Control CS/CK Serial ADDR DAT ACT 128 Latch 5 X 24 Analog Switch Array … … … … X23 S127 … … Y0 Y4 2、特点 ● ● ● ● ● ● ● ● CH446Q 内置 128 只独立的模拟开关，分布于 8x16 信号通道矩阵的各个交叉点。 CH446X 内置 120 只独立的模拟开关，分布于 5x24 信号通道矩阵的各个交叉点。 CH446Q 支持 7 位并行地址输入，兼容现有同类产品。 支持串行地址移位输入，节约引脚。 支持 4V 到 12V 单电源电压，支持+5V 和-7V 双电源电压。 在正负电源压差为 12V 时，导通电阻 Ron 最大为 65Ω，并且△Ron 不超过 10Ω。 纯 CMOS 工艺，低静态功耗。 采用 LQFP-44 无铅封装，兼容 RoHS，提供转成 PLCC44 封装的转换板。 3、封装 ２ CH446 中文手册 封装形式 LQFP-44 LQFP-44 宽度 10*10mm 10*10mm 引脚间距 0.8mm 31.5mil 0.8mm 31.5mil 封装说明 标准 LQFP44 脚贴片 标准 LQFP44 脚贴片 订货型号 CH446Q CH446X 4、引脚 4.1. CH446Q 引脚 引脚号 引脚名称 38 12 16 41 VDD GND VEE RST 类型 电源 电源 电源 输入 10 P/-S 输入 36 DAT 输入 14 STB 输入 34 CS/CK 输入 43、18、19、42 AX0～AX3 输入 20、21、40 AY0～AY2 输入 31、30、29、28、 27、26、3、4、 X0～X15 5、6、7、8、 25、24、1、2 33、35、37、39、 Y0～Y7 17、15、13、11 9、22、23、 NC. 32、44 引脚说明 正电源，电压必须大于等于 GND 公共接地，数字信号参考地，电压为 0V 负电源，电压必须小于等于 GND 外部手工复位输入，高电平有效 地址输入方式选择： 高电平为并行输入方式；低电平为串行输入方式 串行地址方式下，为串行数据输入和开关数据输入； 并行地址方式下，为开关数据输入， 为高电平时对应开启，为低电平时对应关闭 选通脉冲输入，高电平有效 串行地址方式下，为串行时钟输入，上升沿有效； 并行地址方式下，为片选输入，高电平有效 串行地址方式下，为未用引脚，必须直接连接 GND； 并行地址方式下，为 X 端口选择的地址输入 串行地址方式下，为未用引脚，必须直接连接 GND； 并行地址方式下，为 Y 端口选择的地址输入 模拟信号 输入输出 8x16 矩阵模拟开关的 X 端口 模拟信号 输入输出 8x16 矩阵模拟开关的 Y 端口 空脚 未用引脚，禁止连接 ３ CH446 中文手册 4.2. CH446X 引脚 引脚号 引脚名称 类型 引脚说明 38 12 16 41 VDD GND VEE RST 电源 电源 电源 输入 36 DAT 输入 正电源，电压必须大于等于 GND 公共接地，数字信号参考地，电压为 0V 负电源，电压必须小于等于 GND 外部手工复位输入，高电平有效 串行数据输入和开关数据输入； 作为开关数据输入时，高电平为开启，低电平为关闭 选通脉冲输入，高电平有效 串行时钟输入，上升沿有效 14 STB 34 CS/CK 31、30、29、28、 27、26、3、4、 5、6、7、8、 X0～X23 25、24、1、2、 33、35、37、39、 17、15、13、11 43、18、19、 Y0～Y4 42、20 9、10、21、40、 NC. 22、23、32、44 输入 输入 模拟信号 输入输出 5x24 矩阵模拟开关的 X 端口 模拟信号 输入输出 5x24 矩阵模拟开关的 Y 端口 空脚 未用引脚，禁止连接 5、功能说明 参考首页的框图，CH446Q 芯片内部分为三个部分：接口控制逻辑、128 只锁存器、128 只模拟开 关阵列。其中的接口控制逻辑还包含了串行地址到并行地址转化。 128 只模拟开关分布于由 16 个 X 端口和 8 个 Y 端口组成的 8x16 矩阵的每个交叉点，使得任意一 个 X 端口和任意一个 Y 端口之间能够在需要时导通或者断开，甚至可以使某两个 X 端口分别导通到某 个 Y 端口，实现任意两个 X 端口之间或者任意两个 Y 端口之间的间接导通。 128 只锁存器用于分别控制 128 只模拟开关的导通或者断开，128 只锁存器被编址为 0 到 127， 由 7 位地址 ADDR6～ADDR0 译码后选择。从 RST 引脚输入高电平复位信号可以将所有锁存器清 0，从 而导致所有模拟开关断开。需要开启或者关闭某一模拟开关时，应该通过 7 位的 ADDR 提供锁存器的 地址，并通过 DAT 提供开关数据（1 则导通，0 则关闭） ，然后产生一个 ACT 激活脉冲，将开关数据写 入由 ADDR 译码指定的锁存器，实现对指定的某个模拟开关的控制。 接口控制逻辑主要用于产生 ADDR 地址和 ACT 激活脉冲。在并行地址输入方式下，由引脚 AX0～ AX3、AY0～AY2 从低到高构成 7 位地址输入 ADDR0～ADDR6，当 CS/CK 引脚输入的片选信号为高电平时， 由 STB 引脚输入的高电平选通脉冲产生 ACT 激活脉冲，当 CS/CK 引脚为低电平时，不产生 ACT 信号。 在串行地址输入方式下，由 CS/CK 引脚输入时钟，在其每个上升沿，从 DAT 引脚依次输入 ADDR6、ADDR5 直到 ADDR1、ADDR0（分别对应于 AY2、AY1 直到 AX1、AX0） ，CS/CK 引脚需要提供 7 个上升沿得到 7 位地址，并由 STB 引脚输入的高电平选通脉冲直接产生 ACT 激活脉冲。 实际上，在并行地址输入方式下，ACT 信号是 CS/CK 引脚输入和 STB 引脚输入的“与” ，而在串 行地址输入方式下，ACT 信号只是来自 STB 引脚的输入。RST 复位信号优先于 ACT 信号，当 RST 输入 高电平时，ACT 信号将被忽略，所有锁存器总是被清 0。在 ACT 激活脉冲有效期间，DAT 引脚可以动 态改变输入的开关数据，并使得相应的模拟开关实时地导通或者关闭，但是在 ACT 信号结束之前（即 STB 的下降沿之前） ，DAT 引脚的输入数据应该保持稳定以便正确地锁存数据。 CH446X 与 CH446Q 功能类似，有 3 点区别：①、前者是 24 个 X 端口和 5 个 Y 端口组成的 5x24 矩 阵，后者是 16 个 X 端口和 8 个 Y 端口组成 8x16 矩阵；②、前者只支持串行地址方式，后者支持并行 地址和串行地址两种方式；③、CH446X 虽然也有 128 只锁存器，但是只有 120 只模拟开关，有 8 只 锁存器没有任何用途。 ４ CH446 中文手册 下表是 CH446Q 芯片 7 位地址 ADDR 的译码真值表，也是 128 只模拟开关的编址表。 交叉点 Y 端-X 端 ADDR6 AY2 ADDR5 AY1 ADDR4 AY0 Y0-X0 Y0-X1 Y0-X2 Y0-X3 Y0-X4 Y0-X5 Y0-X6 Y0-X7 Y0-X8 Y0-X9 Y0-X10 Y0-X11 Y0-X12 Y0-X13 Y0-X14 Y0-X15 Y1-X0 Y1-X1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 Y1-X14 Y1-X15 Y2-X0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 Y2-X15 0 1 0 Y7-X0 1 1 1 Y7-X14 Y7-X15 1 1 1 1 1 1 ADDR3 AX3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 · · · · · · 1 1 0 · · · · · · 1 · · · · · · 0 · · · · · · 1 1 ADDR2 AX2 ADDR1 AX1 ADDR0 AX0 编址 序号 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 00H 01H 02H 03H 04H 05H 06H 07H 08H 09H 0AH 0BH 0CH 0DH 0EH 0FH 10H 11H 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1EH 1FH 20H 1 1 1 2FH 0 0 0 70H 1 1 1 1 0 1 7EH 7FH 下图是一个串行地址输入的实例，控制 24H 地址（Y2 和 X4 之间）的模拟开关，先开再关。 下表是 CH446X 芯片 7 位地址 ADDR 的译码真值表，也是 120 只模拟开关的编址表。 交叉点 Y 端-X 端 Y0-X0 Y0-X1 Y0-X2 Y0-X3 ADDR6 ADDR5 ADDR4 ADDR3 ADDR2 ADDR1 ADDR0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 编址 序号 00H 01H 02H 03H ５ CH446 中文手册 Y0-X4 Y0-X5 Y0-X6 Y0-X7 Y0-X8 Y0-X9 Y0-X10 Y0-X11 Y0-X12 Y0-X13 Y0-X14 Y0-X15 Y0-X16 Y0-X17 Y0-X18 Y0-X19 Y0-X20 Y0-X21 Y0-X22 Y0-X23 Y4-X0 Y4-X1 Y4-X2 Y4-X3 Y4-X4 Y4-X5 无连接 Y1-X0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 Y1-X23 Y4-X6 0 0 1 1 1 1 Y4-X11 无连接 Y2-X0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 Y2-X23 Y4-X12 1 1 0 0 1 1 Y4-X17 无连接 Y3-X0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 Y3-X23 Y4-X18 1 1 1 1 1 1 Y4-X23 无连接 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 · · · · · · 0 1 · · · · · · 1 1 0 · · · · · · 0 1 · · · · · · 1 1 0 · · · · · · 0 1 · · · · · · 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0、1 0 04H 05H 06H 07H 08H 09H 0AH 0BH 0CH 0DH 0EH 0FH 10H 11H 12H 13H 14H 15H 16H 17H 18H 19H 1AH 1BH 1CH 1DH 1EH、1FH 20H 1 0 1 0 1 0 37H 38H 1 1 0 0 1 0 1 0、1 0 3DH 3EH、3FH 40H 1 0 1 0 1 0 57H 58H 1 1 0 0 1 0 1 0、1 0 5DH 5EH、5FH 60H 1 0 1 0 1 0 77H 78H 1 1 0 1 1 0、1 7DH 7EH、7FH ６ CH446 中文手册 6、参数 6.1. 绝对最大值（临界或者超过绝对最大值将可能导致芯片工作不正常甚至损坏） 名称 TA TS VDD VEE Vaio Vdio Isw Iall 参数说明 工作时的环境温度 储存时的环境温度 当 VEE=GND=0V 时，VDD 电源电压 当 VDD=GND=0V 时，VEE 电源电压 模拟信号输入或输出引脚上的电压，VDD>=GND>=VEE 数字信号输入或输出引脚上的电压，VDD>=GND>=VEE 模拟开关的连续通过电流 所有模拟开关的连续通过电流的总和 最小值 -40 -55 -0.5 -16 VEE-0.5 GND-0.5 0 0 最大值 85 125 16 +0.5 VDD+0.5 VDD+0.5 15 100 单位 ℃ ℃ V V V V mA mA 名称 参数说明 最小值 最大值 VDD VDD 电源电压 4 13.2 GND=0V， VDD 与 VEE 之间电压差小于 13.2V VEE VEE 电源电压 -8.8 0 Vaio 模拟信号输入或输出引脚上的电压，VDD>=GND>=VEE VEE VDD Vdio 数字信号输入或输出引脚上的电压，VDD>=GND>=VEE GND VDD 电源电压应该满足两个条件：VDD>GND>=VEE 和 VDD>GND+4V，推荐以下组合： VDD=12V & GND=0V & VEE=0V （VDD-GND=12V，VDD-VEE=12V） VDD=5V & GND=0V & VEE=0V （VDD-GND=5V，VDD-VEE=5V） VDD=6V & GND=0V & VEE=-6V （VDD-GND=6V，VDD-VEE=12V） VDD=5V & GND=0V & VEE=-7V （VDD-GND=5V，VDD-VEE=12V） VDD=5V & GND=0V & VEE=-5V （VDD-GND=5V，VDD-VEE=10V） 单位 V V V V 6.2. 推荐工作电压 6.3. 电气参数（测试条件：TA=25℃，VDD=12V，GND=0V，VEE=0V，模拟开关两端压差 0.4V） 名称 参数说明 ICC0 静态电源电流，所有数字引脚接 VDD 或 GND ICC5 静态电源电流，VDD=5V，所有数字引脚 2.4V ICC12 静态电源电流，所有数字引脚 3.4V VIL 数字引脚低电平输入电压，VDD-GND=5V VIH 数字引脚高电平输入电压，VDD-GND=5V VIH12 数字引脚高电平输入电压 ILEAK 数字引脚的输入泄漏电流 IOFF 模拟开关在关闭状态下的泄漏电流 RON12 模拟开关导通电阻，VDD-VEE=12V，25℃ RON12T 模拟开关导通电阻，VDD-VEE=12V，85℃ RON5 模拟开关导通电阻，VDD-VEE=5V，25℃ RON5T 模拟开关导通电阻，VDD-VEE=5V，85℃ △RON 多个模拟开关导通电阻差值，VDD-VEE=12V 最小值 典型值 最大值 单位 1 0.4 5 100 1.5 15 0.8 VDD+0.5 VDD+0.5 10 ±500 65 80 185 225 10 uA mA mA V V V uA nA Ω Ω Ω Ω Ω -0.5 2.0 3.3 0.1 ±1 45 55 120 150 5 6.4. 模拟开关时序参数（测试条件：TA=25℃，VDD=5V，GND=0V，VEE=-7V，模拟信号 2Vpp） CH446 中文手册 名称 CSW CFT F3DB TPS ７ 参数说明 模拟开关端口的引脚电容，F=1MHz 模拟开关馈通电容，F=1MHz 模拟开关频率响应，3DB，RL=3KΩ 模拟开关信号通过延时，RL=1KΩ，CL=50pF 最小值 典型值 10 0.5 50 12 最大值 25 30 单位 pF pF MHz nS 6.5. 接口时序参数（测试条件：TA=25℃，VDD=5V，GND=0V，VEE=-7V，参考附图） 名称 CDI TPAS TPAH TAS TAH TDS TDH TCS TCH TCKL TCKH TSTB TRST TSW 参数说明 数字信号输入的引脚电容，F=1MHz 并行输入地址对 STB 上升沿的建立时间 并行输入地址对 STB 下降沿的保持时间 DAT 输入地址对 CS/CK 上升沿的建立时间 DAT 输入地址对 CS/CK 上升沿的保持时间 DAT 输入数据对 STB 下降沿的建立时间 DAT 输入数据对 STB 下降沿的保持时间 CS/CK 上升沿对 STB 上升沿的建立时间 CS/CK 上升沿对 STB 下降沿的保持时间 CS/CK 时钟信号的低电平宽度 CS/CK 时钟信号的高电平宽度 STB 输入高电平有效脉冲的宽度 RST 输入高电平有效脉冲的宽度 DAT、STB 或 RST 到模拟开关执行延时 最小值 8 6 7 3 8 6 10 7 10 10 10 15 5 典型值 7 最大值 15 30 70 单位 pF nS nS nS nS nS nS nS nS nS nS nS nS nS 7、应用 7.1. 并行地址输入（下图） 并行地址输入方式下的控制步骤：通过 AX0～AX3 和 AY0～AY2 引脚提供地址、通过 DAT 引脚提 供数据、向 STB 引脚（和 CS/CK 引脚）提供一个高电平脉冲。 在并行地址输入方式下，为了节约单片机的控制引脚，CS/CK 引脚可以与 STB 引脚短接，或者与 VDD 引脚短接，仅保留 STB 引脚由单片机控制。 如果 VEE 接负电压，那么模拟开关可以通过负电压的模拟信号，否则 VEE 接 GND，模拟开关只能 通过高于-0.3V 的模拟信号。 由于模拟电路与数字电路共用 VDD，为减少干扰，VDD 和 VEE 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。另外，对于强干扰的应用环境，单片机可以每隔数 秒定期对 CH446 进行刷新，确保各个模拟开关处于正确的开关状态。 CH446 中文手册 ８ 7.2. 串行地址输入（下图） 串行地址输入方式下的控制步骤：通过 DAT 引脚依次提供 7 位地址并用 CS/CK 引脚的 7 个上升 沿移入 CH446，通过 DAT 引脚提供数据、向 STB 引脚提供一个高电平脉冲。 如果单片机通过 SPI 总线连接 CH446，那么 SPI 提供的一字节 8 位数据的位 7 将被 CH446 丢弃， SPI 的位 6 到位 0 作为地址，单片机 SPI 的串行数据输出引脚连接 DAT 引脚提供开关数据，单片机使 用一个独立引脚控制 CH446 的 STB 引脚。 7.3. 单片机接口程序 网站上提供了常用单片机的 C 语言和 ASM 汇编接口程序。 ９ CH446 中文手册 7.4. 引脚转换 并行地址输入方式下 CH446Q 与 MT8816 功能基本兼容，但是封装和引脚都不同，区别在于 8x16 矩阵模拟开关的 X 端口的部分引脚不同（或者是其编址不同） ，不同之处参考下表。 LQFP44 封装的 CH446Q PLCC44 封装的 MT8816 ADDR3-ADDR0 或 AX3-AX0 编址 引脚号 引脚名称 引脚号 引脚名称 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 3 4 5 6 7 8 25 24 X6 X7 X8 X9 X10 X11 X12 X13 31 30 9 10 11 12 13 14 X12 X13 X6 X7 X8 X9 X10 X11 PLCC44 封装转换板按上表通过内部 PCB 走线调整引脚顺序可以实现 LQFP44 向 PLCC44 的转换。