鎖存繼電器的CMOS電路研究

圖1中電路會根據一個脈沖，切換一個DPDT（雙刀雙擲）鎖存繼電器的狀態。它包括一個瞬動開關至步進電壓信號發生器，一個差分脈沖轉換器，一個繼電器驅動器，以及一個繼電器線圈。

　　瞬動開關提供驅動電路的步進電壓信號。電路使用一個簡單的下拉開關動作（按下/釋放），如由RS、CS和S2構成，或一個觸發器的鎖存動作（按下/按起），如由IC1A、IC1B、R1、R2、C1和S1構成。對簡單的下拉情況，我們還可以增加一個去抖動電路。在電路連接到其它輸入源以前，可以用按鍵開關對其作測試。

　　差分脈沖轉換器由IC1C、IC1D、IC1E和IC1F組成。CD4069六反相器的最后兩級自偏置在大約VDD/2的線性模式，其中VDD是漏漏電壓，對應于IC1F的Pin 14。電路獲得IC1C的一個上升或下降，將其轉換為在IC1E 和 IC1F輸出端的等長相反脈沖。脈沖的次序與IC1C輸入的邊沿方向同步。

　　輸出驅動級緩沖IC1E和IC1F的電壓輸出，用于驅動繼電器線圈。運放為負載提供差分電流轉儲，而不致在空閑模式造成大的浪費。由R4 和 D1組成的LED指示燈電路給出繼電器開關的方向。

　　假設C1未充電時電路上電， IC1A與IC1B開始工作時R1兩端為VDD。所有反相級都工作在數字模式，除了IC1E和IC1F。

　　當為電路加電時，這兩級自偏在約VDD/2，并工作在線性模式。接成跟隨器的運算放大器也將輸出偏置在接近VDD/2。這個動作使繼電器線圈有一個可忽略的偏移/誤差電壓，這是因為六反相器IC中的器件匹配，以及運放的高開環增益。

　　IC1E與IC1F級分別通過電容C5和C3交流耦合。電容從IC1C和IC1D的步進輸出，為IC1E與IC1F的輸入端提供一個脈沖。有損積分器IC1E和IC1F延長了輸出端的反相脈沖。在這些事件后，IC1E和IC1F的輸出端最終返回到自己的均衡狀態，這有助于防止繼電器線圈內形成一個反向場，并且轉換回去。圖2顯示了脈沖的形狀與時序。

電源的串聯電阻R5用于降低IC1F的VDD，限制線性偏置級IC1E和IC1F的空閑電流。這只電阻代表著在這兩級所需耗散功率與通過運放切換繼電器的可用電壓擺幅之間的一種折衷。

　　 電路運行在一個9V電源下，采用圖1中的元件值時，IC1F的VDD約為5.5V。切換之間的總電流大約為8 mA。

　　R3/C3和R4/C4建立時間常數，并粗略地將這些脈沖尾部的總長度設為500ms。這個時間足以滿足繼電器線圈的保持要求，如松下TQ2-L-5V是3ms或更低。如果繼電器線圈首先在一個異步位置發現自己，則必要時可在按一次開關后，重新調整自己。