TC4066BPについて教えてください。

質問

先日「TC4066BPの使い方について教えてください。」との質問を立てて御回答をいただきました。ありがとうございました。

いただいた情報を元にブレッドボード上で私がしたかったことの確認をしておりまして、大体目的は達したのですが、その途中で不明なことが出ましたので今回質問を新たに立てさせていただきました。

添付した回路図でＳＷをＯＮ／ＯＦＦをすると機器間での通信が出来たり出来なかったりします。
そのことは自体は目的通りなので良いのですが、ＳＷをＯＦＦにしているときにＶＤＤ－ＶＳＳ間に４．３Ｖぐらいの電圧が発生しています。
テスターで確認したところ、ＤＴＲ／ＴＸ／ＲＸのどれかに電圧があるとこの現象が発生するのですが、ＴＣ４０６６ＢＰはこういう物なのでしょうか？

どうか御回答の程、宜しくお願いいたします。

回答No.4

tadys · ベストアンサー

使い方がとんでもないですね。
TC4066BPに限らず、ほとんどのICでは入出力ピンに電源電圧より高い電圧を加えてはいけません。
入出力端子を過電圧から保護するために電源端子との間にダイオードが挿入されています。
多少の過電圧であれば、それを電源に流すことでICが保護されます。
（一部のICでは電源電圧より高い電圧を加えられるものも有ります。
例えば：http://www.tij.co.jp/lsds/ti_ja/logic/sll/5v_tolerant.page
）

SWがオフの時にarduinoのTX端子が５Vになると4066の電源端子より10番端子の方が高い電圧になってしまいます。
たまたまこの回路では10番端子に流れる電流がICを壊すほどになりません。
さらに、10番端子に加えた電圧が4066の電源端子に現れるのでそれが4066の電源となって動作することが出来ます。
電源端子には0.1uFのコンデンサが入っているためにTX端子がゼロになっても短時間であれば動作を続けることが出来ます。

その他にも問題が有ります。
TX、RX、DTRを結ぶ線にコンデンサを入れてはいけません。
コンデンサを入れると入力端子に流れるリーク電流によって入力の電圧が予期しない値になって誤動作の原因となります。

次の様に回路を変更してください。
4066の14番ピンは5Vと0.1uFのコンデンサだけにつなぐ。
SWは4066の5、6、12、13ピンにつなぐ。
4066の5ピンと7ピンの間に10ｋΩ程度の抵抗を入れる。
4066の2、4、11ピンのコンデンサは付けないで直接結ぶ。

補足

tadys様
御指摘ありがとうございます。
昨晩別の方の御回答を元に回路変更とテストを行っていますが、出来ている回路はtadys様が御指摘くださった回路と同じでしたので、これで正解と言うことが分かり安心できました。

後、申し訳ありませんが、信号ラインにいれているコンデンサについて教えてください。
私がここにコンデンサを入れたのは質問をする前にネットで見た４０６６の使用回路の多くにコンデンサが入っていたからで、正直なぜ必要なのかは判らないままいれていました。（ノイズ対策ではなく直流成分のカットの為というのは理解しています）
基本的に信号ラインがアナログ信号なら必要でデジテル信号では不要ということなのでしょうか？

回答No.5

tadys

＞申し訳ありませんが、信号ラインにいれているコンデンサについて教えてください。
4066はアナログスイッチと呼ばれていて、主にオーディオアンプなどで音声信号を切り替えたりするときに使用します。
オーディオアンプでは前段の出力のDC電圧と次段の入力のDC電圧が異なることが多いのでDCカットのためにコンデンサが必要になります。

TC4066はオンになった時に入力と出力の間の抵抗値が250Ω程度（5Vで使用の場合）あるので今回のようなデジタル信号に使うことはあまりありません。
デジタル信号の切り替えにはSN74HC125のような3ステートバッファやSN74HC157のようなセレクタを使います。

お礼

tadys様
御回答ありがとうございました。

回答No.3

koujikuu

こちらに 4066 の入出力等価回路　があります P.9
http://rohmfs.rohm.com/jp/products/databook/datasheet/ic/logic_switch/standard_logic/bu4066xx-j.pdf
入出力ピンは、I/O→VCC、GND→I/O に保護ダイオードを内蔵しています
この為4066の電源がOFFでも I/O ピンの電気が、ダイオードを通してVCC側に供給され 動作状態になります
Arduino の場合 RX<->TX 間に1KΩの電流制限抵抗を挟み、ポートの保護と外部接続信号の優先を確保しています

お礼

koujikuu様
御回答ありがとうございます。
なんで電圧が発生していたのかが判りすっきりしました。
ＶＤＤとＣＯＮＴは切り離し、CONTだけＯＮ＿ＯＦＦするようにしました。尚、ＣＯＮＴ＿ＯＦＦの時は１０Ｋオームの抵抗を通してＣＯＮＴがＧＮＤへ繋がるようにしました。

回答No.2

kuro804

こんばんは
回答者Ｎｏ１様に答えが出ています。
多くのＩＣチップはそのＩＣの電源端子に正規の電圧が印可されていて正常に作動します。電源が正常に印可されていないＩＣではその動作は確定しません。従って電源が印可されていないＩＣの動作はその仕様書の参考内部回路から推察することになります。
このＩＣはたぶん入力端子の内部にはこの端子からプラス電源及ぶＧＮＤ端子にダイオード（入力保護用）が入っています。このダイオードによって電源オフのプラス電源側に入力端子に印可された電圧が伝わる結果、電圧が生ずる現象です。

お礼

kuro804様
御回答ありがとうございます。
kaba__san様、koujikuu様の御回答と合わせてＶＤＤとＣＯＮＴは切り離し、CONTだけＯＮ＿ＯＦＦするようにしました。尚、ＣＯＮＴ＿ＯＦＦの時は１０Ｋオームの抵抗を通してＣＯＮＴがＧＮＤへ繋がるようにしました。

回答No.1

kaba__san

内部の保護回路で入力の電圧がVDDへバイパスされているためです。
TC4066BPだけでなく、ロジックIC全般にそういうものです。
電源が印加されていない状態で信号を入力してはいけません。
最悪の場合、IC内部が壊れます。

補足

kaba__san様がいわれている電源とはＶＤＤ－ＶＳＳ間だけのことというのが私の認識なのですがそれで合っていますでしょうか？
御回答をいただいてから回路を変えると動作は変わらず通信はできましたので合っていると思っているのですが・・・