双稳态负载开关是由两个比较器构成的。将两个不同电平的电压施加到器件的输入端,就能够依次使负载打开和关闭。
我的文章早些时候提出了一类新的双稳态元件,即双阈值晶闸管。当把两个非零电平(“高”或“低”)的控制电压施加到晶闸管输入端时,晶闸管会从一种状态切换到另一种状态。
双稳态负载开关设计用于在器件输入端施加 Uon 电压或 Uoff 电压时进行负载切换。此器件包含两个比较器,分别是 U1.1 和 U1.2,还有一个输出晶体管 Q1 等。
图 1 是一种双稳态开关,它由输入电压电平来控制。这种双稳态开关具有单独可调的负载开启阈值和单独可调的负载关闭阈值。
该器件的工作原理为:其输入端(即比较器 U1.1 和 U1.2 的反相输入)会短暂地给予一定电平的电压,这个电压为 Uon 或 Uoff。比较器进行比较的同相输入,是由电位器 R2 和 R3 所提供的两个电平的电压。并且,当开关电压为 Uon(Uon 小于 Uoff)时,比较器 U1.1 的输出端变为低电平,而比较器 U1.2 的输出端变为高电平;当开关电压变为 Uoff(Uoff 大于 Uon)时,比较器 U1.1 的输出端变为高电平,比较器 U1.2 的输出端变为低电平。
为使器件恢复到初始状态(断开负载),需向输入端施加一个较高电平的电压(Uoff),此电压可切换第二比较器 U1.2 的状态。在切换该比较器时,比较器 U1.1 反相输入端的电压会降为零,进而使电路恢复到初始状态。
这种器件经过一些简化与修改后,能够放置在 DIP6 底座中,如图 2 所示。低电平电压 Uon 短暂施加到器件输入端时,输出信号电平会从条件电平 0 切换至 1。而高电平电压 Uoff 施加到输入端后,输出信号电平会返回到初始状态。
图 3 展示了用来开启这类芯片的典型电路。外部的调节元件 R1 以及 R2 被用于对开启和关闭的切换阈值进行调节。
图2 双稳态开关,以及可能基于它的集成电路。
图 3 展示了双稳态开关芯片的变体,其中包含外部开关阈值控制电路或者内部非稳压电路。同时,还存在在 DIP4 底座中使用该电路,从而获得具有固定开关阈值的非稳压版本的可能性。
如果用电阻分压器 R1–R3 来设定和的恒定导通与关断电平,那么就能够将双稳态开关放置在 DIP4 芯片底座里,就像图 3 所展示的那样,这个底座具备电源端子以及输入和输出端子。若要得到不依赖电源电压的开关电平,就可以利用微电路中内置的简单稳压器(齐纳二极管)给电阻分压器 R1–R3 供电。
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