Interruptor Bilateral Cuádruple Analógico CD4016BE DIP-14 CMOS CD4016

¿Qué es?

El CD4016BE es un circuito integrado de conmutación electrónica monolítico de tecnología CMOS (Serie 4000B) que contiene cuatro interruptores bilaterales independientes en un único encapsulado DIP-14. Cada interruptor consta de dos terminales de paso bidireccionales (entrada/salida indistinta) y una línea de control digital individual. A diferencia de las compuertas lógicas digitales convencionales, el CD4016 puede transmitir tanto señales digitales como señales analógicas continuas (como audio o voltajes variables) en ambos sentidos sin distorsión apreciable cuando el interruptor está cerrado (ON). Su diseño CMOS le permite operar en un amplio margen de tensión de alimentación de 3 V a 18 V DC con un consumo estático prácticamente nulo.

Especificaciones técnicas:

• Fabricante: Texas Instruments

• Modelo / Referencia: CD4016BE (CD4016 / CD4016B / HCF4016 / HEF4016)

• Tecnología / Familia lógica: CMOS Serie 4000B

• Función: Cuádruple interruptor bilateral analógico/digital (Quad Bilateral Switch)

• Cantidad de canales: 4 interruptores independientes bidireccionales

• Rango de voltaje de alimentación (VDD): 3.0 V a 18 V DC (operación de alimentación simple)

• Rango con fuente dual (VDD - VSS): Hasta 18 V entre extremos (ej. VDD = +5 V, VSS = -5 V)

• Voltaje máximo absoluto de alimentación: -0.5 V a +20 V DC

• Pines de alimentación estándar: Pin 14 (VDD / Positivo) y Pin 7 (VSS / Tierra o riel negativo)

• Resistencia de encendido (RON): Típica de 250 a 400 Ω a VDD = 10 V (típica de 800 Ω a VDD = 5 V)

• Resistencia de apagado (ROFF): Superior a 10^11 Ω (aislamiento casi perfecto en circuito abierto)

• Voltaje de señal analógica admisible: Desde VSS hasta VDD (pico a pico)

• Consumo de corriente en reposo: Típicamente inferior a 1 µA

• Ancho de banda / Frecuencia de corte analógica: Hasta 40 MHz (-3 dB)

• Encapsulado: DIP-14 plástico (Through-Hole para protoboard / PCB)

• Rango de temperatura de operación: -55°C a +125°C

¿Para qué sirve?

• Ruteo y conmutación de señales de audio mono y estéreo (selector de canales de audio sin chasquidos mecánicos).

• Circuitos Sample and Hold (muestreo y retención) para convertidores analógico a digital.

• Moduladores, demoduladores de señal y mezcladores analógicos simples.

• Multiplexores y demultiplexores analógicos discretos (1 a 4 o 4 a 1).

• Conmutación de ganancias en amplificadores operacionales insertando o retirando resistencias de retroalimentación.

• Prácticas académicas y montajes en protoboard para control digital de señales analógicas.

¿Qué problema te soluciona?

• Reemplazo de relés mecánicos: Conmuta señales analógicas y de audio de forma silenciosa, a alta velocidad y sin desgaste mecánico ni rebotes por contacto.

• Transmisión verdaderamente bidireccional: La señal puede entrar por el terminal A y salir por el B, o viceversa, comportándose exactamente igual que un par de contactos secos cerrados.

• Manejo de señales analógicas con control digital: Permite que un microcontrolador o circuito lógico a nivel digital active o bloquee señales continuas de hasta 18 V pico a pico.

• Consumo de energía insignificante: No drena energía de la fuente mientras está en espera ni demanda corriente de bobina como un relé convencional.

• Inserción cómoda: Su formato Through-Hole DIP-14 encaja con firmeza en protoboards y zócalos de prueba.

Preguntas frecuentes:

❓ ¿Cuáles son los pines de alimentación VDD y VSS del CD4016?

Sigue la disposición clásica de la serie 4000:

• Pin 14 = VDD (Alimentación positiva: +3 V a +18 V DC).

• Pin 7 = VSS (Masa común / Tierra a 0 V, o bien el riel de voltaje negativo si se conmuta audio bipolar).

❓ ¿Cómo se activa o cierra cada interruptor?

Cada canal tiene su propio pin de control digital (CONTROL):

• Nivel ALTO (+VDD): El interruptor está CERRADO (ON) y la señal pasa libremente entre ambos terminales.

• Nivel BAJO (VSS / 0 V): El interruptor está ABIERTO (OFF) en alta impedancia (Hi-Z), bloqueando el paso de la señal.

  Nunca dejes los pines de control al aire (flotantes).

❓ ¿Cuál es la diferencia fundamental entre el CD4016 y el CD4066?

Ambos comparten exactamente el mismo encapsulado de 14 pines y la misma función:

• El CD4016 tiene una resistencia interna de encendido (RON) más alta y más variable con la amplitud de la señal (alrededor de 300 Ω a 10 V).

• El CD4066 incorpora una red interna de compensación lineal que reduce la resistencia RON (alrededor de 80 Ω a 10 V) de manera muy constante en todo el rango de la señal, ofreciendo menor distorsión armónica en aplicaciones de audio de alta fidelidad.

❓ ¿Puede el CD4016 conmutar señales de audio que oscilan por debajo de 0 V?

Sí, pero para conmutar señales alternas sin recortar el semiciclo negativo:

• Debes alimentar el integrado con una fuente simétrica dual: conectar VDD a voltaje positivo (ej. +5 V) y VSS al voltaje negativo (ej. -5 V). De esta forma, el rango de señal analógica admisible será de -5 V a +5 V.

❓ ¿Cuál es la distribución completa de pines (pinout) del CD4016?

• Pin 1: Entrada/Salida A (Interruptor 1)

• Pin 2: Entrada/Salida B (Interruptor 1)

• Pin 3: Entrada/Salida B (Interruptor 2)

• Pin 4: Entrada/Salida A (Interruptor 2)

• Pin 5: Control digital (Interruptor 2 - activo en alto)

• Pin 6: Control digital (Interruptor 3 - activo en alto)

• Pin 7: VSS (Tierra / Masa común o voltaje negativo)

• Pin 8: Entrada/Salida A (Interruptor 3)

• Pin 9: Entrada/Salida B (Interruptor 3)

• Pin 10: Entrada/Salida B (Interruptor 4)

• Pin 11: Entrada/Salida A (Interruptor 4)

• Pin 12: Control digital (Interruptor 4 - activo en alto)

• Pin 13: Control digital (Interruptor 1 - activo en alto)

• Pin 14: VDD (Alimentación positiva +3 V a +18 V)