【文章內(nèi)容簡介】 影響，通常隨著電源電壓的上升而減小。 （ a） (b) 圖 （ a）模擬開關(guān)原理圖（ b）模擬開關(guān)導(dǎo)通電 阻與輸入電壓關(guān)系 （ 2）模擬開關(guān)輸入有嚴(yán)格的輸入信號范圍 由于模擬開關(guān)是半導(dǎo)體器件，當(dāng)輸入信號過低 (低于零電勢 )或者過高 (高于電源電壓 )時， MOSFET 處于反向偏置，當(dāng)電壓達(dá)到某一值時 (超出限值 )，此時開關(guān)無法 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 10 頁 正常工作，嚴(yán)重者甚至損壞。因此模擬開關(guān)在應(yīng)用中，一定要注意輸入信號不要超出規(guī)定電壓的范圍。 （ 3）注入電荷 應(yīng)用機械開關(guān) ,我們當(dāng)然希望 Ron 越低越好，因為低阻值可以降低信號的損耗。然而對于模擬開關(guān)而言，低 Ron并非適用于所有的應(yīng)用，較低的 Ron需要占據(jù)較大的芯片面積，從而產(chǎn)生較大的輸入電 容，在每個開關(guān)周期其充電和放電過程會消耗更多的電流。時間常數(shù) t=RC，充電時間取決于負(fù)載電阻 (R)和電容 (C)，一般持續(xù)幾十納秒。這說明低 Ron具有更長的導(dǎo)通和關(guān)斷時間。為此，選擇模擬開關(guān)應(yīng)該綜合權(quán)衡 Ron和注入電荷。 （ 4）開關(guān)斷開時仍會有感應(yīng)信號漏出 這一特性指的是當(dāng)模擬開關(guān)傳輸交流信號時，在斷開情況下，仍然會有一部分信號通過感應(yīng)由輸入端傳到輸出端，或者由一個通道傳到另一個通道。通常信號的頻率越高，信號泄漏的程度越嚴(yán)重 [5]。 （ 5）傳輸電流比較小 模擬開關(guān)不同于機械開關(guān)，它通常只能傳輸小電流， 目前 CMOS 工藝的模擬開關(guān)允許連續(xù)傳輸?shù)碾娏鞔蠖鄶?shù)小于 500mA。 （ 6） 邏輯控制端驅(qū)動電流極小 機械開關(guān)邏輯控制端的驅(qū)動電流往往都是毫安級，有時單純靠數(shù)字 I/O 很難驅(qū)動。而模擬開關(guān)的邏輯控制端驅(qū)動電流極小，一般低于納安級。因此，它完全可以由數(shù)字I/O 直接驅(qū)動，從而達(dá)到降低功耗、簡化電路的目的。 此次流水燈控制系統(tǒng)的設(shè)計用到的是 CD4066，其框圖如圖 所示： 圖 CD4066 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 11 頁 R 為復(fù)位端，當(dāng) R 端輸入高電平時、計數(shù)器置零態(tài)。 CD4017 具有自動啟動功能，即在電路進(jìn)入無效狀態(tài)時，在計數(shù)脈沖作用下，最多經(jīng)過兩個時鐘周期就能回到正常循環(huán)圈中，因此本控制器的 CD4017 未設(shè)置加電復(fù)位電路。 0C 為進(jìn)位輸出端，當(dāng)計數(shù)滿10 個時鐘脈沖時輸出一個正脈沖。 CD4017 有 CL和 EN 兩個計數(shù)輸入端， CL端為脈沖上升沿觸發(fā)端，若計數(shù)脈沖從 CL端輸入，則 EN端應(yīng)接低電平； EN端為脈沖下降沿觸發(fā)端，若計數(shù)脈沖從 EN 端輸入， 則 CL端應(yīng)接高電平，否則禁止輸入計數(shù)脈沖。取自CD4069 的計數(shù)脈沖從其 CL端 {14}腳輸入，故 EN 端 {13}腳接地。 0Y ～ 9Y 為計數(shù)器的十個輸出端，輸出端送出的脈沖方波加到模擬開關(guān) CD4066[5]。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 12 頁 3 流水燈控制電路的整體分析 3 .1 原理圖電源部分 （ 1）電源電路 如圖 。 TFC1 1uf / 63vC50. 1u f / 63vC60. 1u f / 63vC2100 0u f /25vC30. 1u f / 63vC40. 1u f / 63vD1 1 32V VGNDIN OUTU2w 780 91 32V VGNDIN OUTU1w 781 5D2R11kV1220V+ 15 V + 9V++V D1V D3V D2V D4 圖 電源部分 （ 2）電路中接到 220V 的市電網(wǎng)中經(jīng)變壓器變壓后為 18V 電壓再經(jīng)整流電路，濾波電路和穩(wěn)壓電路后得到設(shè)計電路所需的相應(yīng)直流電源。 （ 3）電路中 C1 的作用是防止電網(wǎng)污染，濾除電路中的高頻成份。由于在整個電路傳輸過程中會產(chǎn)生高頻成份會經(jīng)變壓器電路反饋到市電網(wǎng)中去，而這些高頻成份會對市電網(wǎng)中其它用戶的電器造成干擾而產(chǎn)生不可估計的損失，而電網(wǎng)中的高頻成份也會對電源電路產(chǎn)生不良的影響。由容抗 Xc＝ 1∕WC得知，由于 C 是個容值很小的固定值但角頻率 ? 很大，即高頻成份經(jīng)過 C1 時， C1 相當(dāng)于短路由此就濾除高頻成份，當(dāng)沒有高頻成份時 C1 對于 50HZ的市電來說相當(dāng)于開路，因而 C1 能有效的防止電網(wǎng)污染 [7]。 （ 4）由四個二極管組成橋式整流電路見圖 31。在變壓器副邊電壓 U2 的正半周內(nèi)二極管 VD1， VD2 導(dǎo)通， VD3， VD4 截止。在 U2 的負(fù)半周內(nèi)二極管 VD1， VD2 截止，而 VD3， VD4 導(dǎo)通。因而在正負(fù)半周內(nèi)都有電流流過后面的電路。橋式整流電路的波形圖見圖 . 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 13 頁 U2 id 1 , id2 U0 id 3 , id4 Wt Wt Wt Wt л 2 лл л 2 ллллл3 л 4 л 0 0 л 2 л 3 л л 2 л 3 л 4 л 0 л 2 л 3 л 4 л 4 л 0 圖 橋式整流電路的波形圖 ○1輸出直流電壓 0U （ AV）是輸出電壓瞬時值 U0 在一個周期內(nèi)的平均值 022 sinU U t?? 0U （ AV）＝ 12? 2 00 ()U d t? ?? = 201 sin ( )U td t? ??? ? 由（ ）式說明在橋式整流電 路中，負(fù)載上得到的直流電壓約為變壓器副邊電壓有效值的 90%。如果要考慮到整流電路中的二極管正向電阻和變壓器等效內(nèi)阻上的壓降則輸出直流電壓的實際數(shù)值還要低一些。 脈動系數(shù) S 是輸出電壓基波的最大值 cU 與其平均值 ? ?0U AV 之比，即 S＝? ?01 0m AvU U 在本課題中 S＝ ? ? ? ?224 2 322UU??＝ 在此不作詳細(xì)介紹 。 （ 5）在整流電路中輸出的電壓含有較大的脈動成份不能直接使用，因而我們要采取濾波的措施，使輸出電壓接近于理想的直流電壓。在此我們利用電容在二極管導(dǎo)電時儲存一部分能量然后在二極管截止時再釋放出來，從而得到比較平滑的波形。波形圖 如 圖 所示 。 在 2U 的正半周，當(dāng)二極管 1DV ， 2DV 導(dǎo)電時除了有一個電流 0I 流向負(fù)載外 同時還有一個電流 cI 向電容充電，電容電壓 cU 的極性為上正下負(fù)。當(dāng) 2U 達(dá)到最大值以后開始下降，此時電容上的電壓 cU 將由于放電而逐漸下降。當(dāng) 2 CUU? 時，二極管 1DV ， 2DV 被 反向偏置因而不導(dǎo)電，于是 cU 以一定的時間常數(shù)按指數(shù)規(guī)律 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書