Mulitplexer CD4051BE, einfach erklärt!

CD4051BE – Multiplexer

Bei umfangreichen Projekten kann es sehr schnell vorkommen, dass man zu wenig Pins zur Verfügung hat. Beim ESP8266 hat man zum Beispiel nur einen analogen Eingang und um diesen zu erweitern, können wir einen sogenannten Multiplexer (MUX) verwenden.
Mit dem Multiplexer können wir mit drei Select-Pins zwischen acht Kanälen wählen und somit auf acht analoge Eingänge erweitern, die wir einzeln ansteuern können.
Den Multiplexer gibt es als SMD oder als through-hole Bauteil und mit ein paar unterschiedlichen Variationen. Wir beschäftigen uns hier mit dem Typ CD4051BE, aber wer Interesse an den anderen Versionen hat oder noch mehr Details zu dem Bauteil erfahren möchte, findet das Datenblatt auf der Webseite von Texas Instruments. https://www.ti.com/lit/gpn/cd4051b

 

CD4051BE – Pin-out

Der CD4051BE hat 16 Pins die von links oben gegen den Uhrzeigersinn gezählt werden. Auf einer Seite am IC ist eine Kerbe zu sehen, die Benötigt wird, um die richtige Orientierung zu finden. Die Pins 8 und 16 dienen zur Spannungsversorgung und mit den Pins 9 – 11 kann der Kanal ausgewählt werden, der geschalten werden soll. Der Pin 6 Inhibit ist sozusagen der Hauptschalter der alle Kanäle einschaltet, wenn er auf (LOW) gezogen ist, oder alle ausschaltet, wenn er auf (HIGH) gesetzt wird. Pin 7 VEE kann mit negativer Spannung optional versorgt werden.

 

Wie funktioniert der CD4051BE?

Z (COM) ist der gemeinsame Pin an dem alle Kanäle zusammen kommen. Wenn wir analoge Werte messen wollen, kommt dieser Pin auf einen analogen Eingang am Microcontroller.
Mit den drei Channel Select Pins A-B-C können wir acht unterschiedliche Zustände erzeugen. Wenn wir zum Beispiel Pin A – HIGH setzen und B und C auf LOW (1 0 0), dann wird der Kanal 1 aktiviert. Es entsteht eine Verbindung von Z (COM) zu Kanal 1. Ändern wir die Channel Select Pins auf (0 0 1), dann wird der Kanal 4 mit dem COM verbunden usw.
Welche Kombination welchen Kanal schaltet, könnt ihr aus der Wahrheitstabelle oder aus der Funktionszeichnung entnehmen.
Der Pin 6 – Inhibit ist sozusagen der Hauptschalter, mit ihm können wir die Verbindung von COM zu den Kanälen trennen. Wird er auf HIGH gesetzt, öffnet sich der Schalter und die Verbindungen werden getrennt. Liegt er auf GND oder wird nicht angeschlossen, ist die Verbindung geschlossen.
Die Pins VDD und VSS dienen zur Spannungsversorgung mit 3 – 20 Volt vom CD4051BE.
An dem Pin VEE kann eine negative Spannung angelegt werden oder optional auf GND gelegt werden.

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