Applicazione insolita degli interruttori CMOS. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Gli interruttori a microcircuito della struttura CMOS sono progettati per la commutazione di segnali analogici. Tuttavia, questi dispositivi, come molti altri, oltre alla loro funzione principale, sono in grado di svolgerne altre, a volte del tutto inaspettate.

Nell'articolo pubblicato sono descritte diverse opzioni circuitali per l'uso non standard degli interruttori elettronici.

Esperimenti radioamatoriali mostrano che gli interruttori elettronici che compongono il K176KT1. K561KTZ. 564KTZ e KR1561KTZ [1; 2], sono elementi universali che ne consentono l'utilizzo in varie unità funzionali: inverter, ripetitori di segnale, ecc. Questi interruttori possono essere utilizzati per costruire generatori di impulsi rettangolari, flip-flop RS e trigger Schmitt con ampiezza di "isteresi" regolabile.

Un esempio di utilizzo di un interruttore analogico come inverter è mostrato nello schema di fig. 1. Quando un segnale di livello basso viene applicato all'ingresso di controllo C, l'interruttore è nello stato Z e un segnale di livello alto è presente alla sua uscita B a causa della presenza del resistore R1. Quando viene applicato un livello alto all'ingresso C, l'ingresso A., su cui è fissato un livello basso, è collegato all'uscita B. Pertanto, anche l'uscita sarà un segnale zero. Pertanto, rispetto all'ingresso C, il dispositivo funziona come un inverter.

È possibile assemblare l'inverter su uno qualsiasi dei quattro interruttori che compongono il microcircuito. Oltre a K561KTZ. in questo e negli altri nodi descritti di seguito è possibile utilizzare i chip K176KT1. 564KTZ. KR1561KTZ.

Nella fig. 2 mostra un circuito ripetitore di segnale. Quando viene applicato un segnale di basso livello all'ingresso C, l'interruttore DA1.1 è nello stato Z, l'uscita è un segnale di basso livello dovuto al resistore R1. Quando il livello basso viene sostituito da un livello alto all'ingresso C, i "contatti" dell'interruttore sono chiusi e un livello alto viene fornito dall'ingresso A alla sua uscita B. Cioè, in relazione al segnale all'ingresso C, il nodo funziona come un ripetitore.

Va notato che la caratteristica di trasferimento dell'inverter e dell'inseguitore di tensione sugli interruttori analogici è abbastanza fluida, cosa che deve essere presa in considerazione quando si progettano i dispositivi che li utilizzano.

Un esempio di costruzione di un generatore di impulsi rettangolare basato su interruttori analogici è mostrato nello schema di fig. 3. L'interruttore DA1.1 funziona come ripetitore e DA1.2 come inverter. Nel momento iniziale dopo l'accensione, il condensatore C1 è scarico, entrambi gli interruttori sono chiusi. Si forma un circuito di carica per il condensatore C1: filo di alimentazione positivo - R3 - R2 - C1 - R1 - filo comune. Non appena la tensione all'ingresso C dell'interruttore DA1.1 raggiunge la soglia della sua inclusione, si aprirà e successivamente si aprirà l'interruttore DA1.2.

Ora il condensatore C1 inizia a scaricarsi attraverso i resistori R1, R2 e la resistenza dell'interruttore aperto DA1.2. Alle condizioni R1 < R2 < R3 < R2; Upit = const Sperimentalmente si è riscontrato che il periodo di oscillazione dipende dai valori degli elementi R2 e C1 come segue: se Upit = 5 V. allora T = 0.6 R2-C1; 10 V -0,5 R2-C1; 15 V-0.4 R2-C1.

È anche possibile costruire un flip-flop RS su interruttori analogici (Fig. 4). Supponiamo che il flip-flop sia nello stato zero (Q=0, Q=1). l'interruttore DA1.1 è chiuso (è presente un livello basso al suo ingresso C) e DA1.2 è aperto (è presente un livello alto al suo ingresso C).

Quando si preme il pulsante SB2 "S", una tensione di basso livello viene fornita all'ingresso C dell'interruttore DA1.2 e si chiude, e una tensione unitaria appare sull'uscita Q del trigger. L'interruttore DA1.1 apre una singola tensione sull'ingresso C. e l'uscita Q va allo stato zero.

Allo stesso modo, quando viene premuto il pulsante SB1 "R", l'interruttore DA1.1 si chiude e l'uscita Q passa in uno stato singolo. L'interruttore DA1.2 si apre con una singola tensione sull'ingresso C e la tensione zero agisce sull'uscita Q.

Un esempio di costruzione di un trigger Schmitt è mostrato nel diagramma di fig. 5.

Qui l'interruttore DA1.1 funziona come inseguitore di tensione. Scegliendo i valori di resistenza appropriati dei resistori R1-R4, è possibile impostare le soglie di commutazione del trigger Uv superiore e U. inferiore. I valori della tensione di soglia possono essere determinati da dipendenze approssimative (trascuriamo la resistenza del canale del segnale dell'interruttore aperto e la caduta di tensione attraverso il diodo aperto):

Di solito, la resistenza del resistore R1 viene presa nell'intervallo da 10 a 50 kOhm. R2 e R3 - da 0.1 a 1 MΩ [3].

Quando si utilizzano interruttori analogici, tenere presente che la loro resistenza dipende dalla tensione di alimentazione. Le fluttuazioni della tensione di alimentazione portano a corrispondenti cambiamenti nella frequenza degli impulsi generati, nonché alle soglie per il trigger di Schmitt.

Letteratura

1. Pukhalsky G. I., Novoseltseva T. Ya. Progettazione di dispositivi discreti su circuiti integrati (libro di consultazione). -m Radio e comunicazioni. 1990. pag. 109.
2. Biryukov S. A. Dispositivi digitali basati su circuiti integrati MOS (seconda ed.). - M. - Radio e comunicazioni. 1996, pag. 81-83.
3. Zeldin E. A. Dispositivi a impulsi su microcircuiti. - M.: Radio e comunicazioni. 1991. pag. 30.31.

Autore: V. Oleinik, Korolev, Regione di Mosca

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