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用比较器制作的双稳态开关,是如何工作的?

2024-01-29 15:36:46 MICHAEL A. SHUSTOV 阅读:
双稳态负载开关由两个比较器组成。通过向器件的输入端施加两个不同电平的电压,可依次打开和关闭负载···

早些时候,我的文章中曾提出了一类新的双稳态元件——双阈值晶闸管,当向晶闸管输入端施加两个非零电平(“高”或“低”)的控制电压时,晶闸管从一种状态切换到另一种状态。nCzednc

双稳态负载开关(图1)设计用于在器件输入端施加Uon或Uoff电压时切换负载。该器件包含两个比较器U1.1和U1.2,以及一个输出晶体管Q1,例如2N7000。nCzednc

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图1 由输入电压电平控制的双稳态开关,具有单独可调的负载开启和关闭阈值。nCzednc

该器件的工作原理如下。其输入端(比较器U1.1和U1.2的反相输入)短暂地提供一定电平的电压(Uon或Uoff)。比较器比较的同相输入是由电位器R2和R3提供的两个电平的电压。当开关电压Uon(Uon<Uoff)施加到器件的输入端时,比较器U1.1进行开关。在其输出端Uout1处,电压从逻辑单元的条件电平切换到逻辑零电平。LED指示设备的启用状态。相反,在晶体管Q1(Uout2)的漏极上,电压从逻辑零电平变为逻辑单元电平。高电平电压通过电阻R10进入比较器U1.1的反相输入端,固定其状态。nCzednc

为了使器件恢复到初始状态(断开负载),需要向输入端施加一个较高电平的电压(Uoff),这能够切换第二比较器U1.2的状态。当切换该比较器时,比较器U1.1反相输入端的电压会降至零,电路恢复到初始状态。nCzednc

这样的器件经过一些简化和修改后,可以放置在DIP6底座中,图2。当低电平电压Uon短暂地施加到器件的输入端时,输出信号电平从条件电平0切换到1,当高电平电压Uoff施加到输入端时,返回到初始状态。nCzednc

图3显示了用于开启此类芯片的典型电路。外部调节元件R1和R2用于调节开启和关闭的切换阈值(Uthr1和Uthr2)。nCzednc

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图2 双稳态开关,以及可能基于它的集成电路。nCzednc

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图3 双稳态开关芯片的变体,带有外部开关阈值控制电路或内部非稳压电路,以及在DIP4底座中使用该电路以获得具有固定开关阈值的非稳压版本的可能性。nCzednc

如果使用电阻分压器R1–R3来设置Uthr2和Uthr1的恒定导通和关断电平,则可以将双稳态开关放置在DIP4芯片底座中,如图3所示,该底座具有电源端子以及输入和输出端子。要获得不依赖电源电压的开关电平,可以使用微电路中内置的简单稳压器(齐纳二极管)为电阻分压器R1–R3供电。nCzednc

(原文刊登于EDN美国版,参考链接:Bistable switch made on comparators,由Ricardo Xie编译)nCzednc

责编:Ricardo
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