Коротко про CD74HC4067

CD74HC4067 — модуль 16-канального аналогового мультиплексора/демультиплексора для почергового підключення одного з каналів C0–C15 до спільного виводу SIG. Він допомагає опитувати кілька аналогових датчиків або цифрових ліній, коли на мікроконтролері бракує входів.

Чотири адресні входи S0–S3 вибирають активний канал. Одночасно з SIG з’єднується лише один канал, тому модуль не замінює 16 незалежних входів АЦП і не забезпечує паралельне керування навантаженнями.

Ключові характеристики

Мікросхема: CD74HC4067
Конфігурація: 16 каналів до 1 спільної лінії
Напрямок сигналу: двонаправлений
Напруга живлення: 2–6 В ^[1]
Діапазон сигналу: від GND до VCC модуля ^[1]
Вибір каналу: S0, S1, S2, S3; 4-бітна адреса
Дозвіл роботи: EN, активний низьким рівнем
Спільний сигнальний вивід: SIG
Типовий опір увімкненого каналу: 70 Ом при VCC 4,5 В; параметр мікросхеми ^[1]
Розміри плати: 41 × 18 мм
Температурний діапазон мікросхеми: −55…+125 °C ^[1]
Монтаж контактів: потрібне паяння штирів або дротів

Детальний опис та особливості

Як працює мультиплексор

CD74HC4067 діє як електронний 16-позиційний перемикач. Двійкова комбінація на S0–S3 визначає, який канал C0–C15 з’єднано зі спільним контактом SIG. Внутрішні ключі двонаправлені, тому через вибраний канал можна як передавати сигнал до периферії, так і зчитувати його мікроконтролером.^[1]

Для постійно ввімкненої роботи EN підключають до GND. Високий рівень на EN роз’єднує SIG з усіма каналами.^[1] Якщо EN зафіксований на GND, контролеру потрібні чотири цифрові виходи для адреси та одна сигнальна лінія; для програмного вимкнення мультиплексора знадобиться ще один GPIO.

Аналогові сигнали та точність

Сигнал на C0–C15 і SIG повинен залишатися в межах від GND до напруги VCC модуля.^[1] Тому для контролера з логікою 3,3 В модуль доцільно живити від 3,3 В, а для 5-вольтової системи — від 5 В, попередньо перевіривши допустиму напругу всіх підключених джерел сигналу.

Увімкнений канал має ненульовий опір, а входи й проводи додають паразитну ємність. Це може впливати на високоомні аналогові джерела та перший результат АЦП після перемикання. Для стабільного опитування передбачте час на встановлення сигналу; за потреби відкиньте перше зчитування та перевірте результат на реальній частоті сканування.

Що саме розширює модуль

Модуль маршрутизує сигнали, але не створює додаткових незалежних АЦП, UART або силових виходів. Для аналогових датчиків усі канали почергово використовують один вхід АЦП контролера. Для цифрових ліній також активним є лише вибраний канал, тому протоколи й пристрої, яким потрібен безперервний або одночасний зв’язок, потребують окремого проєктування.

Підійде / не підійде

Підійде

для почергового зчитування до 16 аналогових датчиків через один вхід АЦП;
для опитування кнопок, потенціометрів та інших повільних сигнальних ліній;
для вибору одного з кількох цифрових джерел або приймачів сигналу;
для прототипів на Arduino, ESP32 та інших контролерах після узгодження живлення й логічних рівнів.

Не підійде

для одночасного зчитування або незалежного керування всіма 16 каналами;
для безпосереднього живлення реле, двигунів, сервоприводів, ламп чи потужних світлодіодів;
для сигналів нижче GND або вище VCC без відповідного узгодження;
для прецизійних вимірювань без урахування опору ключа, ємності та часу встановлення;
для прямого комутування мережевої напруги.

Приклади застосування

Банк аналогових датчиків

Підключіть виходи кількох сумісних аналогових датчиків до C0–C15, SIG — до одного входу АЦП, а S0–S3 — до цифрових виходів контролера. Програма вибирає канал, очікує встановлення сигналу та виконує вимірювання.

Панель кнопок або перемикачів

Кнопкові входи можна опитувати послідовно через одну сигнальну лінію. Підтягування, усунення брязкоту контактів і швидкість сканування потрібно реалізувати відповідно до схеми та програми.

Вибір одного джерела сигналу

Мультиплексор може з’єднувати SIG з одним із 16 низьковольтних джерел у межах GND–VCC. Перед застосуванням перевірте допустимий опір тракту, частоту сигналу та поведінку системи під час перемикання.

Підключення

Оберіть напругу живлення
Підключіть VCC до напруги 2–6 В, сумісної з логікою контролера та всіма сигналами, а GND — до спільної землі. Для 3,3-вольтового контролера безпечний базовий варіант — живлення модуля від 3,3 В.
Підключіть адресні входи
З’єднайте S0–S3 із чотирма цифровими виходами контролера. S0 є молодшим бітом адреси: 0000 вибирає C0, а 1111 — C15.
Налаштуйте EN
Для постійної роботи з’єднайте EN із GND. Для програмного відключення підключіть EN до GPIO: низький рівень вмикає вибраний канал, високий роз’єднує всі канали.
Підключіть SIG і канали
Для збору аналогових даних SIG підключіть до входу АЦП, а джерела сигналів — до C0–C15. До подавання живлення перевірте розпіновку, полярність і діапазон кожного сигналу.
Перевірте по одному каналу
Спочатку протестуйте один відомий сигнал, потім послідовно додайте решту каналів. Якщо покази нестабільні, перевірте спільну землю, EN, адресу S0–S3, якість пайки та затримку між перемиканням і зчитуванням.

Сумісні товари для прототипу

Для 5-вольтової навчальної схеми модуль можна підключити до плати Nano V3.0 ATmega328P; живлення й рівні всіх датчиків мають відповідати 5 В.
Після припаювання сумісних штирів схему зручно перевіряти на макетній платі на 400 отворів.

Обмеження та безпека

Не виходьте за межі живлення

На сигнальні контакти C0–C15 і SIG не можна подавати напругу нижче GND або вище VCC. Перенапруга чи неправильна полярність можуть пошкодити мікросхему, контролер або джерело сигналу.

Не комутуйте силові навантаження

CD74HC4067 призначений для маршрутизації сигналів, а не для живлення навантажень. Реле, двигуни, сервоприводи та потужні світлодіоди підключайте через відповідні драйвери й окреме живлення.

Один канал у кожний момент часу

Перемикання адреси від’єднує попередній канал і підключає новий. Модуль не підтримує одночасний доступ до кількох каналів і не зберігає їхні стани.

Враховуйте опір і час встановлення

Ненульовий опір внутрішнього ключа та ємність тракту можуть спотворювати результат високоомного джерела. Перевіряйте точність у зібраній схемі та не зчитуйте АЦП одразу після зміни адреси.

Паяння контактів

Перед монтажем припаяйте штирі або дроти без перегрівання майданчиків. Після пайки перевірте відсутність перемичок між сусідніми контактами.

FAQ

Скільки контактів контролера потрібно?

Для вибору каналу потрібні чотири цифрові виходи S0–S3 і одна лінія SIG. Якщо EN постійно з’єднаний із GND, достатньо п’яти контактів контролера; програмне керування EN потребує ще одного GPIO.

Чи можна працювати з ESP32 на 3,3 В?

Так, CD74HC4067 підтримує живлення 3,3 В. Живіть модуль від 3,3 В і не допускайте сигналів вище VCC або нижче GND.

Чи можна зчитувати 16 датчиків одночасно?

Ні. Контролер вибирає й зчитує канали по черзі. Максимальна практична частота опитування залежить від джерел сигналу, АЦП, проводки та необхідного часу встановлення.

Чому аналогові покази нестабільні після перемикання?

Перевірте спільну землю, EN, адресу S0–S3, пайку та діапазон сигналів. Додайте короткий час на встановлення після вибору каналу; за потреби виконайте перше зчитування без використання його результату.

Чи можна підключати до каналів двигуни або сервоприводи?

Ні, модуль не є силовим драйвером. Для таких навантажень потрібні окремі драйвери, а CD74HC4067 можна застосовувати лише в сумісній низьковольтній сигнальній частині схеми.

Документи та джерела

Texas Instruments, CD74HCx4067 High-Speed CMOS Logic 16-Channel Analog Multiplexer and Demultiplexer, Rev. D — напруга живлення, допустимий діапазон сигналу, логіка EN, двонаправленість каналів, опір увімкненого ключа та температурний діапазон мікросхеми.

Модуль CD74HC4067 (16-канальний аналогово-цифровий мультиплексор)