Quand faut-il utiliser un multiplexeur, un démultiplexeur ou un commutateur analogique ? Ces composants peuvent réduire des éléments similaires, mais ils résolvent des problèmes de routage du signal différents. Cet article vous aide à comparer leurs fonctions, la direction du signal, les cas d’usage et les spécifications clés, y compris le RON, la fuite, la capacité, la bande passante et la plage de tension, afin de choisir le bon appareil pour les circuits numériques, analogiques, capteurs, audio ou ADC.
Qu’est-ce que les multiplexeurs, démultiplexeurs et interrupteurs analogiques ?
Multiplexeur
Un multiplexeur, ou mux, est un dispositif qui sélectionne des signaux. Il sélectionne un signal parmi plusieurs canaux d’entrée et l’envoie vers une seule sortie. Il est utile lorsqu’un seul bloc de circuit, comme un ADC ou une entrée processeur, doit recevoir des signaux provenant de plusieurs sources.
Démultiplexeur
Un démultiplexeur, ou demux, effectue la fonction de routage inverse. Il prend un signal d’entrée et l’envoie à un canal de sortie sélectionné. Il est utile lorsqu’une seule source de signal doit être acheminée vers plusieurs destinations.
Commutateur analogique
Un commutateur analogique est un interrupteur contrôlé électroniquement qui connecte ou déconnecte un chemin de signal. De nombreux interrupteurs analogiques sont bidirectionnels, de sorte que le signal peut passer dans les deux sens à mesure que la tension et le courant restent dans les limites nominales de l’appareil.
Multiplexeur vs Démultiplexeur vs Commutateur analogique : comparaison rapide
| Fonctionnalité | Multiplexeur | Démultiplexeur | Interrupteur analogique |
|---|---|---|---|
| Fonction principale | Sélectionne une entrée et la dirige vers une sortie | Aligne une entrée vers une sortie sélectionnée | Connecte ou déconnecte les chemins de signal |
| Nom commun | Mux | Demux | Interrupteur de signal, commutateur analogique |
| Routage typique | De nombreuses entrées vers une sortie | Une entrée vers plusieurs sorties | Un ou plusieurs chemins de signal contrôlés |
| Configurations courantes | 2:1, 4:1, 8:1, 16:1 | 1:2, 1:4, 1:8, 1:16 | SPST, SPDT, DPDT, multicanal |
| Direction du signal | Cela dépend de la conception de l’appareil | Cela dépend de la conception de l’appareil | Souvent bidirectionnel |
| Meilleure utilisation | Sélection de canal | Distribution du signal | Connexion, isolation ou routage du signal |
| Principal problème de conception | Précision de la sélection des canaux | Routage et isolation de sortie | RON, fuite, capacité, bande passante et injection de charge |
Un multiplexeur est idéal lorsque le circuit doit choisir une source parmi plusieurs. Un démultiplexeur est idéal lorsqu’une seule source doit être envoyée vers une destination choisie. Un commutateur analogique est le meilleur lorsque le circuit nécessite une connexion ou une déconnexion contrôlée, ou un routage bidirectionnel du signal.
Comment fonctionne un multiplexeur ?
Un multiplexeur utilise des broches sélectionnées, également appelées broches d’adresse, pour choisir quel canal d’entrée se connecte à la sortie. Par exemple, un multiplexeur 4:1 possède quatre canaux d’entrée et un canal de sortie. Deux broches de sélection peuvent choisir l’une des quatre entrées.
Dans un multiplexeur numérique, l’entrée sélectionnée est un signal logique. La sortie réduit l’état logique sélectionné. Ce type est utilisé dans le routage numérique des données, les systèmes logiques, la sélection d’adresses et les circuits de microcontrôleurs.
Dans un multiplexeur analogique, l’entrée sélectionnée peut être une tension, un signal capteur, un signal audio ou une forme d’onde. Le signal sélectionné passe à travers des éléments internes du commutateur pour atteindre la sortie. Cela rend les multiplexeurs analogiques utiles pour l’expansion d’entrée ADC et les systèmes de mesure multi-canaux.
Comment fonctionne un démultiplexeur ?
Un démultiplexeur prend un signal d’entrée et le dirige vers une sortie sélectionnée. Par exemple, un démultiplexeur 1:4 a une entrée et quatre sorties possibles. Les broches de sélection déterminent quelle sortie reçoit le signal.
Dans les circuits numériques, un démultiplexeur peut acheminer des données logiques ou des signaux de contrôle vers différentes sorties réduites. Il peut également être utilisé pour le décodage d’adresses, l’expansion de sortie et la distribution du signal.
Dans les circuits analogiques, un démultiplexeur peut envoyer un seul signal analogique vers un chemin de sortie sélectionné. Certains circuits intégrés analogiques mux/demux sont bidirectionnels car ils sont construits à partir de chemins de commutateurs analogiques. Dans ce cas, le même circuit intégré peut agir soit comme un mux, soit comme un demux, selon sa connexion.
Comment fonctionne un interrupteur analogique ?
Un commutateur analogique fonctionne réduit un petit relais électronique, mais il n’a pas de contacts mobiles. Il utilise des éléments de commutateur MOSFET pour ouvrir ou fermer un chemin de signal sous contrôle logique. Lorsque l’interrupteur est allumé, le chemin du signal conduit. Lorsque l’interrupteur est éteint, le chemin est isolé.
Les commutateurs analogiques sont souvent décrits en utilisant la terminologie des commutateurs mécaniques. Un commutateur analogique SPST contrôle un chemin marche/arrêt. Un commutateur analogique SPDT sélectionne entre deux chemins. Un commutateur analogique DPDT contrôle deux chemins distincts en même temps.
Les commutateurs analogiques peuvent transmettre des tensions et formes d’onde analogiques, ainsi que certains signaux numériques. Ils sont utilisés dans le routage audio, les interfaces de capteurs, les front-ends ADC, la réduction de la communication, les circuits de test et le contrôle de signaux à puissance réduite.
Spécifications électriques clés à vérifier
Multiplexeur
Un multiplexeur analogique sélectionne un signal parmi plusieurs canaux d’entrée et l’envoie vers une seule sortie. Les principales spécifications à vérifier sont le RON, le courant de fuite, la capacité, la diaphonie, la bande passante et l’isolation hors ligne.
| Spécification | Pourquoi cela importe |
|---|---|
| RON | Affecte la chute de tension et la réduction du signal |
| Platité RON | Affecte la distorsion des signaux audio et des formes d’onde |
| Courant de fuite | Peut provoquer des erreurs dans les circuits à impédance réduite |
| Isolation désactivée | Bloque les signaux des canaux non sélectionnés |
| Diaphonie | Réduit le couplage indésirable entre les canaux |
| Capacité | Influence la vitesse, la bande passante et la réduction du signal |
| Bande passante | Affiche la plage de fréquences du signal que l’appareil peut transmettre |
| Temps de commutation | Influence la rapidité avec laquelle le mux peut changer de canal |
Pour les circuits capteurs de précision, le courant de fuite et le comportement de décantation sont très importants. Pour le routage audio, vidéo ou d’onde, la platitude, la capacité et la bande passante du RON doivent être vérifiées avec soin.
Démultiplexeur
Un démultiplexeur analogique prend un signal d’entrée et l’envoie vers une sortie sélectionnée. Les principales spécifications à vérifier sont RON, courant de fuite, isolation hors service, capacité, injection de charge et temps de commutation.
| Spécification | Pourquoi cela importe |
|---|---|
| RON | Affecte le signal réduit entre l’entrée et la sortie sélectionnée |
| Courant de fuite | Peut perturber les chemins de sortie inactifs |
| Isolation désactivée | Empêche la réduction du signal vers des sorties non sélectionnées |
| Diaphonie | Réduit le couplage indésirable entre les sorties |
| Capacité | Affecte le temps de décantation et la réduction du signal |
| Injection de charge | Peut créer de petits bugs de commutation |
| Plage de tension du signal | Empêche le découpage, la distorsion ou les dommages |
| Temps de commutation | Influence la rapidité avec laquelle le chemin de sortie change |
Dans les circuits à démultiplexeur, l’isolation hors service est importante car une seule sortie doit recevoir le signal. L’injection de charge est également importante dans les ADC, les circuits à échantillonnage et réduction et les circuits analogiques de précision.
Commutateur analogique
Un interrupteur analogique active ou désactive un chemin de signal. Il peut également être utilisé pour le routage bidirectionnel du signal. Les principales spécifications à vérifier sont le RON, le courant de fuite, l’isolation hors ligne, la capacité, l’injection de charge, la plage de tension du signal et la valeur nominale du courant.
| Spécification | Pourquoi cela importe |
|---|---|
| RON | Affecte la chute de tension et la réduction du signal |
| Flatté RON | Affecte la distorsion des signaux analogiques |
| Courant de fuite | Peut provoquer des erreurs lorsque l’interrupteur est éteint |
| Isolation désactivée | Bloque l’alimentation du signal indésirable |
| Capacité | Affecte la bande passante et la réduction du signal |
| Injection de charge | Peut perturber les signaux analogiques sensibles |
| Courant nominal | Doit correspondre au signal ou à un courant réduit |
| Plage de tension d’alimentation | Doit correspondre à l’alimentation du circuit |
| Plage de tension du signal | Doit supporter le signal à commuter |
Pour les commutateurs analogiques, une fuite réduite est importante dans les circuits de précision. Une réduction du RON et une bonne planévité du RON sont utiles pour le routage audio, vidéo et des formes d’onde. Le courant nominal doit également être vérifié lorsque l’interrupteur contrôle une réduction de la fréquence.
Applications et quand utiliser chaque appareil
| Besoin de circuits | Meilleur appareil | Pourquoi ? |
|---|---|---|
| Sélectionnez l’un des nombreux signaux de capteurs | Multiplexeur analogique | Permet à plusieurs capteurs de partager un ADC ou un amplificateur |
| Sélectionnez l’un des nombreux signaux numériques | Multiplexeur numérique | Achemine efficacement les signaux logiques |
| Envoyer un signal vers une sortie sélectionnée | Démultiplexeur | Acheminer une source vers une destination sélectionnée |
| Allumer ou désactiver le chemin du clignotant un | Interrupteur analogique SPST | Fournit une connexion électronique simple ou une isolation |
| Sélectionnez entre deux chemins de signal | Commutateur analogique SPDT ou MUX analogique 2:1 | Les deux peuvent effectuer une sélection à deux chemins |
| Étendre les canaux d’entrée ADC | Multiplexeur analogique | Réduit le nombre d’entrées ADC requises |
| Commuter les signaux audio | Commutateur analogique | Acheminer les formes d’onde lorsque le RON, la capacité et la distorsion sont appropriés |
| Sélectionnez les chemins de gain ou de filtre | Mux ou commutateur analogique | Modifie la configuration électronique du circuit |
| Signalisation des signaux dans les équipements de test | Mux analogique ou matrice de commutateurs | Relie les instruments à des points de test sélectionnés |
| Contrôle des chemins de signal à puissance réduite | Commutateur analogique | Débranche les chemins inutilisés pour réduire les fuites ou réduire |
| Signaux de contrôle à logique réduite de routage | Mux ou demux numérique | Conçu pour l’opération logique numérique |
Utilisez un multiplexeur lorsque le circuit nécessite une sélection d’entrée. Utilisez un démultiplexeur lorsque le circuit nécessite une sélection de sortie. Utilisez un commutateur analogique lorsque le circuit nécessite une connexion directe, une déconnexion ou un routage bidirectionnel du signal.
Multiplexeur vs Démultiplexeur vs Commutateur analogique : Erreurs de conception courantes
Erreurs de conception du multiplexeur
Un multiplexeur sélectionne un signal parmi de nombreuses entrées et l’envoie vers une seule sortie.
• N’utilisez pas de mux numérique pour les signaux analogiques. Utilisez un mux analogique lorsque le signal doit conserver sa véritable tension ou forme d’onde.
• Ne pas ignorer le RON. Il peut provoquer une chute de tension, une réduction du signal ou une distorsion.
• Ne pas ignorer le courant de fuite. Cela peut entraîner des erreurs dans les circuits capteurs à impédance réduite.
• Ne pas ignorer la diaphonie. Des canaux non sélectionnés peuvent affecter le signal sélectionné.
• Ne pas changer de canal ADC trop rapidement. Ajouter le temps de déposement avant de lire le signal.
• Ne pas réduire les entrées inutilisées flottantes. Les lier à une réduction définie lorsque cela est approprié.
Erreurs de conception du démultiplexeur
Un démultiplexeur prend un signal d’entrée et l’envoie vers une sortie sélectionnée.
• Ne pas supposer que les sorties inactives sont complètement isolées. Vérifiez l’isolation désactivée et le courant de fuite.
• Ne pas ignorer l’injection de charge. La commutation peut créer de petits bugs de sortie.
• Ne pas dépasser la plage de tension du signal. Cela peut provoquer un coupe, une distorsion ou des dommages.
• Ne pas conduire au-delà du courant nominal. Le chemin de l’interrupteur peut surchauffer ou déformer le signal.
• Ne pas changer de sortie trop rapidement. Laisser la sortie sélectionnée se stabiliser avant utilisation.
• Ne pas supposer que chaque demux est bidirectionnel.
Erreurs de conception des interrupteurs analogiques
Un commutateur analogique connecte ou déconnecte un chemin de signal.
• Ne considérez pas l’interrupteur comme un fil parfait. Le RON peut provoquer une chute de tension et une réduction du signal.
• Ne pas ignorer la platitude du RON. Cela peut affecter la qualité audio et des formes d’onde.
• Ne pas ignorer le courant de fuite. La fuite hors état peut affecter les circuits de précision.
• Ne pas négliger la capacité. Cela peut réduire la bande passante et diminuer la source du signal.
• Ne pas ignorer l’injection de charge. Elle peut perturber les entrées du ADC et les signaux analogiques sensibles.
• Ne pas dépasser le signal ni la réduction de l’alimentation. Cela peut provoquer un coupe, une réduction ou des dommages.
• Ne choisissez pas le mauvais type de commutateur. Sélectionnez les commutateurs SPST, SPDT ou multi-canaux selon la tâche de routage.
Comment choisir le bon appareil ?
Commencez par identifier l’objectif de routage. Si le circuit doit sélectionner un signal parmi plusieurs sources, choisissez un multiplexeur. Si un seul signal doit être envoyé à une destination sélectionnée, choisissez un démultiplexeur. Si le circuit n’a besoin que de se connecter, de se déconnecter ou de basculer entre les chemins du signal, choisissez un commutateur analogique.
Ensuite, définissez le type de signal. Les signaux logiquement réduits peuvent être multiplexés ou démultiplexés à l’aide de multiplexeurs ou de multiplexeurs numériques. Les tensions analogiques, les signaux audio, les sorties de capteurs et les entrées ADC nécessitent des multiplexes analogiques, des demux analogiques ou des interrupteurs analogiques capables de préserver le signal.
Ensuite, confirmez la direction du signal. Certains dispositifs analogiques mux/demux sont bidirectionnels, mais tous ne le sont pas. Les dispositifs tamponnés, les dispositifs protégés ou les parties orientées logique peuvent avoir une direction de signal définie.
Ensuite, vérifiez le nombre de canaux. Une carte analogique 2:1 peut remplacer un commutateur analogique SPDT dans certains circuits. Une carte 4:1, 8:1 ou 16:1 est meilleure pour scanner de nombreux canaux. Un seul commutateur analogique SPST est plus simple lorsqu’un seul chemin nécessite un contrôle marche/arrêt.
Conclusion
Le meilleur choix dépend de la tâche de routage. Utilisez un multiplexeur pour sélectionner un signal parmi de nombreuses entrées, un démultiplexeur pour envoyer un signal à une sortie sélectionnée, et un commutateur analogique pour connecter, déconnecter ou rediriger les chemins du signal. Pour les signaux analogiques, vérifiez toujours le RON, la fuite, la capacité, la plage de tension, la bande passante et le comportement de commutation avant de choisir un appareil.
Foire aux questions [FAQ]
Q1. Un multiplexeur analogique peut-il fonctionner comme un interrupteur analogique ?
Oui, dans certains circuits. Une carte multi-mère analogique 2:1 peut agir comme réduite sur un interrupteur SPDT, mais vous devriez confirmer que la direction du signal, la plage de tension et l’appareil sont réduites avant de l’utiliser ainsi.
Q2. Quelles spécifications comptent le plus lorsqu’on choisit un modulateur analogique, un demux ou un switch ?
Vérifiez le RON, le courant de fuite, la capacité, la bande passante, l’injection de charge, la diaphonie, l’isolation hors ligne, la plage de tension du signal et le temps de commutation.
Q3. Quelle est la différence entre un multiplexeur, un démultiplexeur et un interrupteur analogique ?
Un multiplexeur sélectionne une entrée parmi plusieurs. Un démultiplexeur envoie une entrée vers une sortie sélectionnée. Un commutateur analogique connecte, déconnecte ou redirige un chemin de signal.
Q4. Quand devrais-je utiliser un muxo analogique au lieu d’un mux numérique ?
Utilisez un mux analogique pour les signaux de tension réelle, les formes d’onde, l’audio, les capteurs ou les entrées ADC. Utilisez un mux numérique uniquement pour les signaux à réduction logique.
Q5. Quel appareil est le meilleur pour étendre les canaux d’entrée ADC ?
Un multiplexeur analogique est le meilleur choix. Il permet à plusieurs signaux capteurs de partager une seule entrée ADC, mais le ADC doit attendre que les signaux se stabilisent après la commutation.
Q6. Quelles erreurs courantes faut-il éviter ?
Évitez d’utiliser un mux numérique pour les signaux analogiques, d’ignorer le RON ou les fuites, de commuter trop vite, de dépasser la réduction de tension, et de supposer que chaque mux ou demux est bidirectionnel.
