Ungewöhnliche Anwendung von CMOS-Schaltern. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Mikroschaltungsschalter der CMOS-Struktur sind zum Schalten analoger Signale ausgelegt. Allerdings sind diese Geräte, wie viele andere auch, neben ihrer Hauptfunktion in der Lage, auch andere, manchmal völlig unerwartete Aufgaben zu erfüllen.

Im veröffentlichten Artikel werden mehrere Schaltungsmöglichkeiten für den nicht standardmäßigen Einsatz elektronischer Schalter beschrieben.

Amateurfunkexperimente zeigen, dass die elektronischen Schalter, aus denen der K176KT1 besteht. K561KTZ. 564KTZ und KR1561KTZ [1; 2] sind universelle Elemente, die den Einsatz in verschiedenen Funktionseinheiten ermöglichen – Wechselrichtern, Signalverstärkern usw. Mit diesen Schaltern können Rechteckimpulsgeneratoren, RS-Flip-Flops und Schmitt-Trigger mit einstellbarer „Hysterese“-Breite gebaut werden.

Ein Beispiel für die Verwendung eines Analogschalters als Wechselrichter ist im Diagramm in Abb. dargestellt. 1. Wenn am Steuereingang C ein Low-Pegel-Signal anliegt, befindet sich der Schalter im Zustand Z und an seinem Ausgang B liegt aufgrund des Vorhandenseins des Widerstands R1 ein High-Pegel-Signal an. Wenn am Eingang C ein High-Pegel anliegt, wird Eingang A., an dem ein Low-Pegel fest vorgegeben ist, mit Ausgang B verbunden. Daher liegt am Ausgang auch ein Nullsignal vor. Bezogen auf den Eingang C arbeitet das Gerät somit als Wechselrichter.

Sie können den Wechselrichter an jedem der vier Schalter montieren, aus denen die Mikroschaltung besteht. Zusätzlich zu K561KTZ. In diesem und anderen unten beschriebenen Knoten können Sie K176KT1-Chips verwenden. 564KTZ. KR1561KTZ.

Auf Abb. 2 zeigt eine Signalverstärkerschaltung. Wenn am Eingang C ein Low-Pegel-Signal anliegt, befindet sich der Schalter DA1.1 im Z-Zustand, der Ausgang ist aufgrund des Widerstands R1 ein Low-Pegel-Signal. Wenn der niedrige Pegel am Eingang C durch einen hohen Pegel ersetzt wird, werden die „Kontakte“ des Schalters geschlossen und ein hoher Pegel wird vom Eingang A an seinen Ausgang B geliefert. Das heißt, in Bezug auf das Signal am Eingang C arbeitet der Knoten als Repeater.

Es ist zu beachten, dass die Übertragungscharakteristik des Wechselrichters und des Spannungsfolgers bei Analogschaltern recht gleichmäßig ist, was bei der Entwicklung von Geräten, die sie verwenden, berücksichtigt werden muss.

Ein Beispiel für den Aufbau eines Rechteckimpulsgenerators auf Basis analoger Schalter ist im Diagramm in Abb. dargestellt. 3. Der Schalter DA1.1 fungiert als Repeater und DA1.2 als Wechselrichter. Im ersten Moment nach dem Einschalten ist der Kondensator C1 entladen, beide Schalter sind geschlossen. Es entsteht ein Ladekreis für den Kondensator C1: positives Stromkabel – R3 – R2 – C1 – R1 – gemeinsames Kabel. Sobald die Spannung am Eingang C des Schalters DA1.1 die Schwelle seines Einschlusses erreicht, öffnet dieser und danach öffnet sich der Schalter DA1.2.

Nun beginnt sich der Kondensator C1 über die Widerstände R1, R2 und den Widerstand des offenen Schalters DA1.2 zu entladen. Unter den Bedingungen R1 < R2 < R3 < R2; Upit = const Es wurde experimentell festgestellt, dass die Schwingungsperiode wie folgt von den Werten der Elemente R2 und C1 abhängt: wenn Upit = 5 V. dann T = 0.6 R2-C1; 10V -0,5 R2-C1; 15V-0.4 R2-C1.

Es ist auch möglich, ein RS-Flip-Flop auf analogen Schaltern aufzubauen (Abb. 4). Nehmen wir an, dass sich das Flip-Flop im Nullzustand befindet (Q=0, Q=1). Schalter DA1.1 ist geschlossen (an seinem Eingang C liegt ein Low-Pegel an), und DA1.2 ist geöffnet (an seinem Eingang C liegt ein High-Pegel an).

Wenn Sie die SB2-Taste „S“ drücken, wird eine niedrige Spannung an den Eingang C des DA1.2-Schalters angelegt und dieser schließt, und am Ausgang Q des Auslösers erscheint eine Einheitsspannung. Der Schalter DA1.1 öffnet eine einzelne Spannung am Eingang C. und der Ausgang Q geht in den Nullzustand.

Ebenso wird beim Drücken der Taste SB1 „R“ der Schalter DA1.1 geschlossen und der Ausgang Q geht in einen Einzelzustand über. Der Schalter DA1.2 öffnet mit einer einzelnen Spannung am Eingang C und am Ausgang Q liegt eine Nullspannung an.

Ein Beispiel für den Aufbau eines Schmitt-Triggers ist im Diagramm in Abb. 5 dargestellt. XNUMX.

Dabei fungiert der Schalter DA1.1 als Spannungsfolger. Durch die Wahl geeigneter Widerstandswerte der Widerstände R1-R4 können Sie die oberen Uv- und unteren U-Schaltschwellen einstellen. Die Schwellenspannungswerte lassen sich aus ungefähren Abhängigkeiten ermitteln (wir vernachlässigen den Widerstand des Signalkanals des offenen Schalters und den Spannungsabfall an der offenen Diode):

Normalerweise liegt der Widerstandswert des Widerstands R1 im Bereich von 10 bis 50 kOhm. R2 und R3 – von 0.1 bis 1 MΩ [3].

Beachten Sie bei der Verwendung von Analogschaltern, dass deren Einschaltwiderstand von der Versorgungsspannung abhängt. Schwankungen der Versorgungsspannung führen zu entsprechenden Änderungen der Frequenz der erzeugten Impulse sowie der Schwellenwerte für den Schmitt-Trigger.

Literatur

1. Pukhalsky G. I., Novoseltseva T. Ya. Entwerfen diskreter Geräte auf integrierten Schaltkreisen (Nachschlagewerk). - m Radio und Kommunikation. 1990. S. 109. 110.
2. Biryukov S. A. Digitale Geräte basierend auf integrierten MOS-Schaltkreisen (zweite Ausgabe). - M. - Radio und Kommunikation. 1996. S. 81-83.
3. Zeldin E. A. Impulsgeräte auf Mikroschaltungen. - M.: Radio und Kommunikation. 1991. S. 30.31.

Autor: V. Oleinik, Korolev, Moskauer Gebiet

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