Необычное применение переключателей КМОП. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Радиолюбителю-конструктору

 Комментарии к статье

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.

Литература

1. Пухальский Г. И., Новосельцева Т. Я. Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах (справочник). - м Радио и связь. 1990. с. 109. 110.
2. Бирюков С. А. Цифровые устройства на МОП-интегральных микросхемах (второе изд.). - М.- Радио и связь. 1996. с. 81-83.
3. Зельдин Е. А. Импульсные устройства на микросхемах. - М.: Радио и связь. 1991. с. 30.31.

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

Смотрите другие статьи раздела Радиолюбителю-конструктору.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Беспилотные аппараты сами построили мост 24.09.2015 Новые проекты использования беспилотников в строительстве появляются чуть ли не каждый день. Не так давно, например, японская машиностроительная фирма Komatsu запустила систему под названием Smart Construction, которая сочетает в себе облачные компьютерные услуги, предоставляемые с помощью искусственного интеллекта. По словам компании, система соединит между собой три главных составных части современной стройки: людей, компьютеры и беспилотники Одной из ведущих организаций Европы, занимающейся разработкой строительных дронов, является Институт динамических систем и управления Федерального технологического института в Цюрихе (Швейцария). Еще несколько месяцев назад исследователи института объявили о своих планах строительства натяжных структур с помощью беспилотных аппаратов. Только что они сообщили о первом значительном успехе в этом направлении - постройке силами роботов канатного моста, способного выдержать вес взрослого человека. Для этого группа квадрокоптеров, оборудованных моторизованными катушками с тросом, автономно летала вперед-назад между двумя основаниями, сооружая мост с помощью синтетического троса, выполненного из материала Dyneema. Этот легкий и прочный сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности нашел самое широкое применение - от защитных костюмов фехтовальщиков и буксирных канатов до пуленепробиваемых жилетов, одеял и даже школьных досок. Вес троса составляет всего лишь 7 г на метр, и трос диаметром 4 мм в состоянии выдержать нагрузку 1300 кг. Единственной частью конструкции, выполненной вручную, стали опоры. Все остальное сделали квадрокоптеры, которые вязали узлы, звенья и оплетку из 120 м троса, создавая мост из девяти секций общей длиной 7,4 м. Перед началом строительства дроны совершили несколько пробных вылетов для тренировки. Но во время работы они корректировали свою траекторию, пользуясь системой захвата движения, которая наблюдала за положением аппаратов и принимала в расчет силу воздействия на аппараты по мере развертывания троса.

Другие интересные новости:

▪ Fujifilm возвращается на рынок черно-белой фотопленки

▪ Тихое самолетное шасси

▪ Марсоход нового поколения

▪ Найден чертеж Вавилонской башни

▪ Стереоизображение без очков

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Справочник электрика. Подборка статей

▪ статья Лестница-чудесница. Крылатое выражение

▪ статья Как растет спаржа? Подробный ответ

▪ статья Наблюдение за мочеотделением. Медицинская помощь

▪ статья Занимательные эксперименты: знакомимся с диодом. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Твой первый передатчик. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025