Микросхемные переключатели структуры КМОП предназначены для коммутации аналоговых сигналов. Однако эти приборы, как и многие другие, наряду со своей основной функцией способны выполнять и другие, порой довольно неожиданные.

Несколько схемных вариантов нестандартного применения электронных переключателей описано в публикуемой статье.

Радиолюбительские эксперименты показывают, что электронные переключатели, входящие в состав микросхем К176КТ1. К561КТЗ. 564КТЗ и КР1561КТЗ [1; 2], являются универсальными элементами, позволяющими использовать их в различных функциональных узлах - инверторах, повторителях сигнала и др. На основе этих переключателей можно строить генераторы прямоугольных импульсов, RS-триггеры, а также триггеры Шмитта с регулируемой шириной "гистерезиса".

Пример использования аналогового переключателя в качестве инвертора показан на схеме рис. 1. Когда на вход управления С подан Сигнал низкого уровня, переключатель находится в состоянии Z и на его выходе В присутствует сигнал высокого уровня благодаря наличию резистора R1. При подаче на вход С высокого уровня вход А. на котором фиксирован низкий уровень, соединяется с выходом В. Поэтому на выходе также будет нулевой сигнал. Таким образом, по отношению к входу С устройство работает как инвертор.

Собрать инвертор можно на любом из четырех переключателей, составляющих микросхему. Кроме К561КТЗ. в этом и других узлах, описанных ниже, можно использовать микросхемы К176КТ1. 564КТЗ. КР1561КТЗ.

На рис. 2 показана схема повторителя сигнала. Когда на входе С подан сигнал низкого уровня, переключатель DA1.1 находится в состоянии Z, на выходе - сигнал низкого уровня благодаря резистору R1. Когда на входе С низкий уровень сменяется высоким, "контакты" переключателя замыкаются и со входа А на его выход В поступает высокий уровень. То есть по отношению к сигналу на входе С узел работает как повторитель.

Необходимо отметить, что передаточная характеристика у инвертора и повторителя напряжения на аналоговых переключателях довольно плавная, что необходимо учитывать при проектировании устройств с их использованием.

Пример построения генератора прямоугольных импульсов на основе аналоговых переключателей представлен на схеме рис. 3. Переключатель DA1.1 работает в качестве повторителя, a DA1.2 - инвертора. В начальный момент после включения питания конденсатор С1 разряжен, оба переключателя закрыты. Образуется цепь зарядки конденсатора С1: плюсовой провод питания - R3 - R2 - C1 - R1 - общий провод. Как только напряжение на входе С переключателя DA1.1 достигнет порога его включения, он откроется, а вслед за ним откроется и переключатель DA1.2.

Теперь конденсатор С1 начинает разряжаться через резисторы R1, R2 и сопротивление открытого переключателя DA1.2. При соблюдении условий R1 < R2 < R3 < R2; Uпит = const экспериментально было установлено, что период колебаний зависит от номиналов элементов R2 и С1 следующим образом: если Uпит = 5 В. то Т = 0.6 R2-C1; 10 В -0,5 R2-C1; 15 В-0.4 R2-C1.

На аналоговых переключателях возможно построить и RS-триггер (рис. 4). Предположим, что тригтер находится в нулевом состоянии (Q=0, Q=1). переключатель DA1.1 закрыт (на его входе С присутствует низкий уровень), a DA1.2 открыт (на входе С - высокий уровень).

При нажатии на кнопку SB2 "S" на вход С переключателя DA1.2 поступает напряжение низкого уровня и он закрывается, а на выходе Q триггера появляется единичное напряжение. Переключатель DA1.1 открывает единичное напряжение на входе С. и выход Q переходит в нулевое состояние.

Аналогичным образом при нажатии на кнопку SB1 "R" переключатель DA1.1 закрывается и выход Q переходит в единичное состояние. Переключатель DA1.2 открывается единичным напряжением на входе С и на выходе Q действует нулевое напряжение.

Пример построения триггера Шмитта показан на схеме рис. 5.

Здесь переключатель DA1.1 работает повторителем напряжения. Выбором соответствующих значений сопротивления резисторов R1-R4 можно задавать верхний Uв и нижний U.. пороги переключения триггера. Пороговые значения напряжения можно определить по приближенным зависимостям (сопротивлением сигнального канала открытого переключателя и падением напряжения на открытом диоде пренебрегаем):

Обычно принимают сопротивление резистора R1 в пределах от 10 до 50 кОм. R2 и R3 - от 0.1 до 1 МОм [3].

При использовании аналоговых переключателей следует иметь в виду, что их сопротивление в открытом состоянии зависит от напряжения питания. Колебания напряжения питания приводят к соответствующим изменениям частоты генерируемых импульсов, а также порогов срабатывания триггера Шмитта.

Автор: В.Олейник, г.Королев Московской обл.