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1、第四章常用CMOS電路性能特點及其應用一、CMOS傳輸門（模擬開關）電路結構：圖CMOS傳輸門(a)電路結構；(b)邏輯符號RON導通阻抗導通阻抗RON=RP//RN;一般為60?左右，值與電源電壓有關（成反比）。負載阻抗必須遠大于RON。開關可以雙向導通。既可傳輸數(shù)字信號，又可傳輸模擬信號。開關應用：基本應用：可連接成各種開關形態(tài)，如：單刀單擲、單刀雙擲、雙刀單擲、雙刀雙擲等。擴展應用：用CMOS傳輸門構成數(shù)控網(wǎng)絡A1A2A3A4R(K)00001500001140001013000111200100110010110
2、001109001118010007010016010105010114011003011012011101011110圖由74HC4066和串聯(lián)電阻組成的數(shù)控電阻器在四個開關的控制端加入二進制數(shù)字信號。當控制信號為0000時，開關S1-S4全部截止，AB兩端之間的電阻為R1~R4串聯(lián)之和，即R=10+20+40+80=150KΩ。當控制信號0001時，開關S1團合，R1被短路。這時R=R2+R3+R4=140KΩ。電阻R隨控制信號變化的關系如表3-5所示，R共有效16種阻值，兩個相鄰的電阻之差（間距）等于最小電阻R1，
3、即10KΩ控制信號A1-A4由二進制計算器的輸出端提供的，計算可以用加法計數(shù)器，也可以用減法計數(shù)器。但兩種計數(shù)器的輸出信號只能使數(shù)控電阻器的電阻值從小到大或從大到小單調變化。如果有可逆計數(shù)器提供數(shù)字控制信號，數(shù)控電阻器電阻值就能夠隨計數(shù)器做加法計數(shù)或減法計數(shù)而增大或減少，可以雙向變化。數(shù)控電阻器可通過增加串聯(lián)電阻和摸擬開關進行擴展，這時需保持串聯(lián)電阻值之比按二進制變化。5位數(shù)控電阻器共有32個阻值，6位數(shù)控電阻器有64個阻值。和組成數(shù)控電阻器的方法相似，利用電容器并聯(lián)時等于各電容器容量之和的原理，可以組成數(shù)控電容器。由4
4、個電容器和音4個4066開關組成的的數(shù)控電容器如圖3-3所示，電容器C1–C4分別與一個開關串聯(lián)，然后這4個支路再并聯(lián)連接。4個電容器連接的公共端作為數(shù)控電容器C的一個電極，開關S1-S4的公共端作為C的另一電極。C1-C4的電容量之比也符合二進制的變化規(guī)律。當開關的控制信號變化時，某個導通的開關就將它所在并聯(lián)之路中的電容器連接到公共端A和B之間作。例如當控制信號為0001時開關S4導通，另外3個開關載止，這時C=C1=0.001UF；當控制信號為0011時，開關S1和S2載止,S3和S4導通，電容器C的電容量等于C1/
5、/C2=0.003UF；……當控制信號為1111時，4個開關都導通，C等于C1-C4并聯(lián)之值。C隨控制信號變化的關系如表3-3所示。圖3-3由電容器和4066組成的數(shù)控電容器數(shù)控電容器的電容量共有16種變化，步進間距等于最小的一個電容器C1之值，和數(shù)控電位器一樣，數(shù)控電容器也可以通過增加電容器和開關進行擴展，但各個電容器的電容量都要按二進制規(guī)律變化。數(shù)控電位器包含兩個串聯(lián)的4位數(shù)控電阻器，其串聯(lián)接點2作為電位器的游標，數(shù)控電阻器的另一端則分別作為電位器的兩端即（1和3）。4位可逆計數(shù)器74HC/HCT191的輸出信號A1
6、-A4作為數(shù)控電阻器R12開關的控制信號，A1-A4經過反相后作為數(shù)控電阻器R23開關的控制信號。因此當A1-A4為0000時，數(shù)控電阻器R12的4個開關全部截止，R12=15R；數(shù)控電阻器R23的4個開關全部導通，將2、3兩端短接，因此R23=0。當A1—A4變?yōu)?111時，情況與上述相反，R12=0，R23=15R。由于4位可逆計數(shù)器輸出信號的變化，使R12和R23和也相應地發(fā)生變化（見表3-4），這相當于游標2向1、3兩端移動。但是不管游標移動到什么位置，都始終滿足R12+R23=R3=15R，這也表示電位器1和3
7、兩端之間的電阻值等于15R。數(shù)控電阻（電位器）以及數(shù)控電容在很多場合可以得到應用。例如，用作音調補償?shù)?。在模擬應用中，常用來作數(shù)控低通（或高通）濾波器。HC/HCT4053的邏輯應用模擬多路轉換器/信號分離器4053包含3個相同的單刀雙擲（SPDT）開關圖3-94035的等效電路4053的地址輸入是高電平有效，因此當?shù)刂稟為高電平時，開關SI閉合，X與XI接通；當A為低電平時，開關S2閉合，X與XO接通。利用這個特點，將X和XI分別接VCC和VSS，就可以把4053的一個單刀雙擲開關組成一個反相器，如圖3-10（a）所示
8、。如果將開關的XO接VSS，XI接VCC，就可以實現(xiàn)緩沖器的功能，如圖3-10（b）所示。在以上兩種邏輯應用中，A作為反相器或緩沖器的輸入端，X作為它們的輸出端。由于4053中的開關全部是CMOS雙向開關，因此緩沖器也是雙向的，其輸出端和輸入端可以互換。如果改變4053單刀雙擲開關的連接方法，就可以實現(xiàn)3-10所示的
