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如何用一只无缓冲CMOS六反相器做出测验仪器?

本文讨论了如何用一种六反相器IC做出四种测试件:一个有良好定义逻辑电压窗口的逻辑笔,输入阻抗约为1MΩ;一个开路测试仪,上限电阻可以从几十欧到几十兆欧;一个单脉冲或脉冲串注入器或简单的信号发生器;还有

本文评论了如何用一种六反相器IC做出四种测验件:一个有杰出界说逻辑电压窗口的逻辑笔,输入阻抗约为1MΩ;一个开路测验仪,上限电阻能够从几十欧到几十兆欧;一个单脉冲或脉冲串注入器或简略的信号发生器;还有一个是高阻音频探头。运用一只4069中的六个反相门、两或三只电阻,以及少量无源元件,就能够做出这些测验仪器。

在双门构成的CMOS/TTL兼容探头中,R1至R4电阻网络对反相器输入端做偏置(图1)。由于门有高输入阻抗,因而R1至R4的值在大约100kΩ到1MΩ。探头尖的吸入/供出电流很小,由于R1至R4有高阻抗,因而,探头尖根本上不影响测验点的逻辑电平。知道了门的输入阈值电压后,就能够核算出所需求的R1至R4电阻值。



图1:在双门构成的CMOS/TTL兼容探头中,R1至R4电阻网络对反相器输入端做偏置



图2:这个单门构成的开路测验仪有可调的检测阀值

上方的门检测逻辑0,下方的门检测逻辑1.将上限设定了逻辑0的电压,核算出R1和R2的值。恣意挑选R1= 1MΩ,去找一个R2的值,使得上方门输入端的电压正好是阈值电压。所以R2=R1 (VT-VL)/ (VS-VT),其间VT是阈值电压,VL是逻辑0电压,而VS是电源电压。相同,给逻辑1电压VT设定一个下限,按R3来寻觅一个R4的值。恰当地挑选R3,此刻要注意各个门的静态偏置,然后在探头悬浮状态下使各个LED平息,就能够得到R4的值:R4=R3VT/(VH-VT)。

下式核算探头的电流:IP=[-(V-VI)(R3+ R4)+VI (R1+R2)]/(R1+R2)(R3+R4),其间IP是探头电流,VI是探头尖的电压。因而,对探头尖上的任何电压,探头阻抗均大于1MΩ。关于有更高阈值电压的4069封装(如3V),能够在正电源轨与芯片之直接一个二极管再跟从一个10kΩ接地负载电阻,有助于下降这个电压。

开发人员常常运用的开路测验仪(图2)是根本的测验设备;这些测验仪是作业台上不行短少的配备。用4069的一个门(有高输入阻抗,以及门输出转化的阈值电压)能够做成开路测验仪,其上限是测验电路的电阻。探头之间的总阻抗以及开关结构的电阻构成了一个分压网络,在门的输入端发生一个电压。当两个电阻持平时,门输入端的电压为电源电压的一半。门的转化阈值电压也接近于电源电压的一半,因而,开关分支挑选的电阻就设定了近似的开路测验电阻。

另一种有用的结构是用一只可变电阻替代可切换电阻。这种办法能够经过调理可变电阻,在考虑到探头尖之间的电阻,以及LED的发热后,恣意设定开路测验电阻。可变电阻的设置应使得LED正好平息。这种办法取得了一个紧凑的结构,能够装入一个小封装内。别的一只可变电阻(1kΩ到2kΩ)与负探头串联,然后能够做大约100Ω或更小的开路电阻测验。别的还能够运用有较低转化阈值电压的门,办法是用一对二极管跟从一个10kΩ的负载电阻,从正电源轨串联到地。这种结构也能够经过恰当修改后,用于测验有电的沟通电线(参考文献3),这样就做出了五种设备。

现在4069封装中还有三个门,其间两个能够做一个非稳振荡器/单稳式单脉冲发生器电路,一个互补双极管对缓冲器用于添加驱动电流(图3)。一只SPDT(单刀双掷)开关切换到P(脉冲)或A(非稳),就能够在两种方法之间挑选。在脉冲形式下,按开关可在输入端发生一个简略的负向脉冲,送至第二个门,由于C2开端充电,门输出端取得的高电平在Q1与Q2的结点处发生一个正向脉冲。这个脉冲也被确定,开关去颤是经过%&&&&&%C1的正反馈,它以R1、R2或R3决议的时间常数开端充电。当C1上的电压等于阈值电压时,第二个门的输出再次经过C1的正反馈而回来为低,将第二个门的输入端驱动为高,完毕脉冲。

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