Главная Промышленная автоматика.

торах и в качестве усилителей с большой скоростью нарастания и малым дрейфом. В качестве последнего примера усовершенствованных усилителей мы рассмотрели вентильный операционный усилитель выборки-хранения, который обеспечивает усиление по напряжению, аналоговое демультиплексирование и А/Ц-преобразование. Были представлены также схемы для устранения «мерцаний» в цифровых системах, операционные усилители с автоподстройкой нуля сдвига, схемы пикового детектирования и стыковки осциллографа с двухкоординатным графопостроителем.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ahmed Н., Spreadbury Р. J., Electronics for Engineers, An Introduction, Cambridge University Press, London, 1973.

2. Angelo E. J., Jr., Electronics: BJTs, FETs and Microcircuits, McGraw-Hill, New York, 1969.

3. Barna A., Operational Amplifiers, Wiley, New York, 1971.

4. Belove C, Schachter H., Schilling D. L., Digital and Analog Systems, Circuits and Devices; An Introduction, McGraw-Hill, New York, 1973.

5. Connelly J. A., Currie N. C, Bonnet D. S., Op Amp Has Sixteen-Step Digital Gain Control, Electronic Design News, 19, 9, pp. 75-77 (May 5,1974).

6. Deboo G. J., Burros C. N., Integrated Circuits and Semiconductor Devices: Theory and Application, McGraw-Hill. New York, 1971.

7. Fitchen F. C, Electronic Integrated Circuits and Systems, Van Nostrand-Reinhold, New York, 1970.

8. Graeme J. G., Tobey G. E., Huelsman L. P., Operational Amplifiers: Design and Applications, McGraw-Hill, New York, 1971; русский перевод: Проектирование и применение операционных усилителей. Под ред. Дж. Грэма, Дж. Тоби и Л. Хьюлсмана, М., «Мир», 1974.

9. Graeme J. G., Applications of Operational Amplifiers: Third Generation Technique, McGraw-Hill, New York, 1973.

10. Grebene A. В., .Analog Integrated Circuit Design, Van Nostrand-Reinhold, New York, 1972.

11. Jones D., Webb R. W., Chopper-Stabilized Op Amp Combines MOS and Bipolar Elements on One Chip, Electronics, 46, 20, pp. 110--114 (September 27, 1973); русский перевод: Джоунз и Уэбб, Операционный усилитель с импульсной стабилизацией, выполненный с МОП- и биполярными элементами на одном кристалле. Электроника, 20, 47-54 (1973).

12. Кио В. С, Automatic Control Systems, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, N. J., 1962.

13. Kuo B. C, Analysis and Synthesis of Sampled-Data Control Systems, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, N. J., 1963.

14. Melen R., Garland H., Understanding 1С Operational Amplifiers, Seams, Indianapolis, 1971.

15. Millman J., Halkias C. C, Integrated Electronics: Analog and Digital Circuits and Systems, McGraw-Hill, New York, 1972.



Аналоговые мультиплексоры

Мультиплексирование (коммутация) является распространенным методом, с помощью которого данные, поступающие от нескольких источников сигнала (или каналов), объединяются в заданном порядке в одной шине. Мультиплексор с временным разделением каналов может быть представлен в виде вращающегося коммутатора, который на короткое время последовательно подключает каждый из нескольких входов к одному общему выходу. Соответственно аналоговый мультиплексор представляет собой схему, которая осуществляет последовательное подключение несольких различных аналоговых входных сигналов к одной общей шине или каналу. Обращение к каждому индивидуальному входному каналу обычно осуществляется с помощью цифрового адресного кода, который подается на цифровые входы устройства.

Хотя аналоговые мультиплексоры и ключи на монолитных МОП-структурах выпускаются промышленностью уже в течение нескольких лет, они до последнего времени имели ряд недостатков. Наиболее существенным из этих недостатков является чрезмерно высокий для большинства применений ток утечки при температуре выше -f 60 °С. Кроме того, эффективное последовательное сопротивление этих элементов склонно к сильным изменениям при изменении уровня аналогового сигнала на входе. Наконец, их время переключения слишком велико, порядка 1 мкс.

Последние достижения в технологических процессах, позволившие объединить КМОП-структуры с диэлектрической изоляцией, существенно уменьшили эти трудности и позволили практически осуществить новые применения. Типовое значение тока утечки при температуре +125 "С для КМОП-структур с диэлектрической изоляцией составляет 1,0 нА, а время переключения 250 не.

В этой главе мы рассмотрим функциональную структуру аналоговых мультиплексоров, определим важные статические и динамические параметры и приведем несколько примеров их практического использования.



7.1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ МУЛЬТИПЛЕКСОРОВ

На фиг. 7.1, а представлена функциональная схема 16-ка-нального аналогового мультиплексора на КМОП-транзисторах. Любой канал может быть опрошен простым заданием его цифрового адреса на цифровых входах, как показано на фиг. 7.1,6. Адрес представляет собой 4-разрядный двоичный код и позволяет осуществлять произвольное обращение к 2* (или 16) каналам. Дополнительный цифровой вход, называемый разрешающим входом, позволяет управлять включением или отключением всех 16 каналов, что требуется в системах, имеющих более одного мультиплексора.

Все пять цифровых входов совместимы с логическими уровнями ТТЛ. Вместе с тем с помощью внутренних буфера и схемы смещения уровня, имеющихся в чипе монокристалла, входные уровни ТТЛ переводятся в уровни напряжений КМОП-тран-зисторов. Если при использовании положительной логики подавать все логические нули (Н - низкий уровень) на цепиЛо--Аз и логическую единицу (В - высокий уровень) на разрешающий вход (разр.), то легко убедиться, что будет открыта только первая схема И-НЕ. На выходе этой схемы возникает логический О, который будет приложен к МОП-транзисторному ключу с каналом р-типа. Кроме того, выходной сигнал И-НЕ инвертируется и в виде логической 1 поступает на МОП-транзисторный ключ с каналом п-типа. Как было показано в разд. 3.15, эта структура ключа, выполненная на параллельных МОП-транзисторах с каналами р- и п-типов, имеет в открытом состоянии почти постоянное сопротивление между истоком и стоком (входом и выходом). Оба МОП-транзистора (р- и п-канальный) открываются и подключают канал 1 к общему выходу.

Полная принципиальная схема входного буфера, схемы смещения уровня, адресного дешифратора и ключа мультиплексора показана на фиг. 7.2. Входной адресный буфер и схема смещения уровня имеют внутреннюю схему формирования опорного напряжения +5 В для сопряжения с ТТЛ. Если опорный уровень должен быть выше +5 В, то требующийся уровень нужно непосредственно задать на вывод Von- Входные цифровые вентили защищены от электростатических зарядов с помощью схемы, состоящей йз резистора 200 Ом и диодного ограничителя.

Схема адресного дешифратора, представленная на фиг. 7.2, б, состоит из элементов И-НЕ и инверторов. Если на входы всех последовательно соединенных п-:ганальных МОП-транзисторов подан потенциал V+, соответствующий логической 1, то все эти полевые МОП-транзисторы открываются, устанавливая ключ данного канала в состояние «включено». Однако, если на один





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 [98] 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144

0.0038