利用模擬開關矩陣構建無跳線實驗電路

一、前言

前天搭建了兩塊基于CH446Q的模擬開關矩陣測試板。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。這個開關矩陣對于電路的影響是什么？?確定基于該開關矩陣構建測試實驗電路應用范圍。為之后實現(xiàn)自動電路構成和自動測量提供依據(jù)。

二、555振蕩電路

在面包板上測試一個555振蕩電路。這是電路原理圖。核心是一個555時基電路集成芯片。外部有兩個電阻，一個電容。負載由一個LED和限流電阻構成。負載部分不使用模擬開關連接。利用開關矩陣的 Y 接口連接 集成芯片的八個管腳。元器件通過 X 端口接入模擬開關。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為 0V。使用示波器觀察 555 第一管腳和第三管腳的電壓波形。黃色信號為第一管腳電壓信號，這是555 GND，可以看到它并不是 0電平。在輸出信號為低電平的時候，居然會有大約 2V的輸出電壓。

▲ 圖1.2.2 555振蕩器驅動LED閃爍

??這也許是因為模擬開關具有 50 歐姆的導通電阻，所以通過模擬開關將555的GND連接到電路地線時會產生一定的電壓降的。為此，使用一個導線直接將555 的 第一管腳連接到地線。此時，黃色信號保持為 0V。青色信號對應555的輸出信號，對應的幅度也變大了。不過也能夠看到輸出方波的低電平也沒有達到 0V。不過此時可以看到 LED 閃爍就變得比較明顯了。由此可以得知，利用模擬開關連接電路中電流比較大的回路時，會產生比較大的電壓降。所以，開關矩陣應該只適合連接邏輯信號，或者回路電流在 毫安以下的信號線。

剛才電路中的波形還是有令人感到疑問的地方。后來經過檢查，發(fā)現(xiàn)原來在CH446Q電路板中，它的 X2,X3內部短路了。將該短路去除之后，可以看到此時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 振蕩電路的實驗。青色信號給出了 555 的第2，第6管腳的電壓波形。黃色信號為 555 管腳1 的GND信號。此時仍然能夠看到因為模擬開關導通電阻所引起的地電壓波動。如果將地線直接接地，此時對應的信號有所改善。

▲ 圖1.2.3 修正電路之后對應的振蕩波形

※ 總??結 ※

本文記錄了利用模擬開關矩陣建構電子線路實驗的過程。測試了 555 多諧振蕩電路。觀察到，電路的地線電流會因為開關電阻產生零點幾伏的電壓降。會對電路工作波形產生影響。好在，這個沒有任何跳線的555·振蕩電路是可以工作的。