利用模擬開關(guān)矩陣構(gòu)建無跳線實(shí)驗(yàn)電路

一、前言

前天搭建了兩塊基于CH446Q的模擬開關(guān)矩陣測試板。下面基于他們測試一些典型的模擬和數(shù)字電路。看電路是否能夠工作正常。這個(gè)開關(guān)矩陣對于電路的影響是什么？?確定基于該開關(guān)矩陣構(gòu)建測試實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)用范圍。為之后實(shí)現(xiàn)自動(dòng)電路構(gòu)成和自動(dòng)測量提供依據(jù)。

二、555振蕩電路

在面包板上測試一個(gè)555振蕩電路。這是電路原理圖。核心是一個(gè)555時(shí)基電路集成芯片。外部有兩個(gè)電阻，一個(gè)電容。負(fù)載由一個(gè)LED和限流電阻構(gòu)成。負(fù)載部分不使用模擬開關(guān)連接。利用開關(guān)矩陣的 Y 接口連接 集成芯片的八個(gè)管腳。元器件通過 X 端口接入模擬開關(guān)。下面通過軟件編程，將器件連接形成振蕩電路。

▲ 圖1.2.1 測試電路圖

通過開關(guān)矩陣配置電路之后，可以看到LED開始震蕩。LED似乎沒有能夠真正熄滅，這也說明555集成芯片輸出的低電平沒有能夠?yàn)?0V。使用示波器觀察 555 第一管腳和第三管腳的電壓波形。黃色信號(hào)為第一管腳電壓信號(hào)，這是555 GND，可以看到它并不是 0電平。在輸出信號(hào)為低電平的時(shí)候，居然會(huì)有大約 2V的輸出電壓。

▲ 圖1.2.2 555振蕩器驅(qū)動(dòng)LED閃爍

??這也許是因?yàn)槟M開關(guān)具有 50 歐姆的導(dǎo)通電阻，所以通過模擬開關(guān)將555的GND連接到電路地線時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的電壓降的。為此，使用一個(gè)導(dǎo)線直接將555 的 第一管腳連接到地線。此時(shí)，黃色信號(hào)保持為 0V。青色信號(hào)對應(yīng)555的輸出信號(hào)，對應(yīng)的幅度也變大了。不過也能夠看到輸出方波的低電平也沒有達(dá)到 0V。不過此時(shí)可以看到 LED 閃爍就變得比較明顯了。由此可以得知，利用模擬開關(guān)連接電路中電流比較大的回路時(shí)，會(huì)產(chǎn)生比較大的電壓降。所以，開關(guān)矩陣應(yīng)該只適合連接邏輯信號(hào)，或者回路電流在 毫安以下的信號(hào)線。

剛才電路中的波形還是有令人感到疑問的地方。后來經(jīng)過檢查，發(fā)現(xiàn)原來在CH446Q電路板中，它的 X2,X3內(nèi)部短路了。將該短路去除之后，可以看到此時(shí)555振蕩電路的波形有了很好的改變。不需要直接將555的GND直接連到地線，對應(yīng)的振蕩波形也大為改善了。

這說明利用該電路，能夠完成 555 振蕩電路的實(shí)驗(yàn)。青色信號(hào)給出了 555 的第2，第6管腳的電壓波形。黃色信號(hào)為 555 管腳1 的GND信號(hào)。此時(shí)仍然能夠看到因?yàn)槟M開關(guān)導(dǎo)通電阻所引起的地電壓波動(dòng)。如果將地線直接接地，此時(shí)對應(yīng)的信號(hào)有所改善。

▲ 圖1.2.3 修正電路之后對應(yīng)的振蕩波形

※ 總??結(jié) ※

本文記錄了利用模擬開關(guān)矩陣建構(gòu)電子線路實(shí)驗(yàn)的過程。測試了 555 多諧振蕩電路。觀察到，電路的地線電流會(huì)因?yàn)殚_關(guān)電阻產(chǎn)生零點(diǎn)幾伏的電壓降。會(huì)對電路工作波形產(chǎn)生影響。好在，這個(gè)沒有任何跳線的555·振蕩電路是可以工作的。