模拟电路---利用反相器构成方波电路在实际电路中的使用
電路留出A/B兩個可外接線端子,內部的兩個按鍵開關和二極管電路不能改動,要求設計一個電路檢測SW1和SW2按鍵按下的有效性。首先想到的就是在電路中加兩個發光二極管,某個按鍵按下的時候對應的LED燈亮即可。第一個想到的電路如下:
在C處產生一個正負脈沖的波形,這樣顯然可以讓每個燈都亮,但是感覺得不償失,做一個板子,卻要做出一個負電源,這個成本就會比較高了,所以pass掉了。改進后的電路如下:
看到上面的電路,你應該也會提很多疑惑,VCC加上去,兩個燈是不是直接就導通了呢?答案是肯定的,因此該電路對VCC的設計比較敏感,考慮到使用的兩個LED的導通壓降在1.2V左右,為了使正常上電燈不會亮,所以我產生VCC的3.3V電源進行了分壓處理,實際使用中,通過調整分壓電阻,從而調節VCC,使兩個LED不會上電就導通發光,當然,R1和R2的阻值也需要根據燈的明暗程度進行調整。當然,這些都是最基本的東西了。
我們應該看到的是,此時B端加了一個方波電源,你能分析出來為什么加這個方波電源燈就可以導通嗎?
然后就是如何產生這個方波信號了。這個應該是一個比較實用的電路了,這里引用楊老師新概念模電中的電路,如下:
該電路中使用的是一個遲滯比較器,可以看到沒有使用信號源,可以想到,輸出uo應該是0啊。那么是怎么產生輸出的呢?不可忽略的一點是:運放中的失調電壓!!這個是運放自帶的,簡單理解就是,在運放的輸入端放一個可調電源,調節這個電源,直到輸出是0,此時這個電源就不再是0,而是一個有效值,這個有效值就是運放的失調電壓。
有了這個失調電壓,就相當于產生一個輸入源,在一開始的時候,運放的輸出為0的那一刻,運放的正負輸入端沒有達到虛短,由于運放的開環增益非常大(能達到幾百萬),那么運放輸出會直接飽和。當然,這里使用的遲滯比較器,它不是一個絕對的負反饋電路,也就不存在虛短的概念。輸出必定會飽和。
好了,簡單分析一下上面的圖吧。
在最開始的時候,運放的正輸入端有一個失調電壓,即u+,此時u-=0;u+>u-,則比較器的輸出為高,就是波形圖中的綠色uo,這個uo的值是等于運放的正電源電壓的;此時u+是uo通過電阻R1、R2的分壓,即圖中藍色的波形;同時,電容C會通過輸出uo開始充電,就是圖中的紅色波形u-;有了u+和u-的波形,就開始比較這兩個波形的大小就可以對應輸出高低電平了。u+>u-就輸出高電平,u->u+就輸出低電平;高低電平取決于運放的供電電壓。
電路的核心是遲滯比較器,這個應該不需要說了吧。
實際選型的時候,選的是SN74LVC1G14DBVR,這是一款帶施密特觸發的非門集成電路。
比較器在選型的時候,要注意器件的輸出模式,開漏輸出的需要外部上拉,否則無法輸出高電平,如果使用的是推挽輸出的,那就不用考慮那么多了。
總結
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