锁存继电器的CMOS电路研究

图1中电路会根据一个脉冲，切换一个DPDT（双刀双掷）锁存继电器的状态。它包括一个瞬动开关至步进电压信号发生器，一个差分脉冲转换器，一个继电器驱动器，以及一个继电器线圈。
   
   　　瞬动开关提供驱动电路的步进电压信号。电路使用一个简单的下拉开关动作（按下/释放），如由RS、CS和S2构成，或一个触发器的锁存动作（按下/按起），如由IC1A、IC1B、R1、R2、C1和S1构成。对简单的下拉情况，我们还可以增加一个去抖动电路。在电路连接到其它输入源以前，可以用按键开关对其作测试。
   　　差分脉冲转换器由IC1C、IC1D、IC1E和IC1F组成。CD4069六反相器的最后两级自偏置在大约VDD/2的线性模式，其中VDD是漏漏电压，对应于IC1F的Pin 14。电路获得IC1C的一个上升或下降，将其转换为在IC1E 和 IC1F输出端的等长相反脉冲。脉冲的次序与IC1C输入的边沿方向同步。
   　　输出驱动级缓冲IC1E和IC1F的电压输出，用于驱动继电器线圈。运放为负载提供差分电流转储，而不致在空闲模式造成大的浪费。由R4 和 D1组成的LED指示灯电路给出继电器开关的方向。
   　　假设C1未充电时电路上电， IC1A与IC1B开始工作时R1两端为VDD。所有反相级都工作在数字模式，除了IC1E和IC1F。
   　　当为电路加电时，这两级自偏在约VDD/2，并工作在线性模式。接成跟随器的运算放大器也将输出偏置在接近VDD/2。这个动作使继电器线圈有一个可忽略的偏移/误差电压，这是因为六反相器IC中的器件匹配，以及运放的高开环增益。
   　　IC1E与IC1F级分别通过电容C5和C3交流耦合。电容从IC1C和IC1D的步进输出，为IC1E与IC1F的输入端提供一个脉冲。有损积分器IC1E和IC1F延长了输出端的反相脉冲。在这些事件后，IC1E和IC1F的输出端最终返回到自己的均衡状态，这有助于防止继电器线圈内形成一个反向场，并且转换回去。图2显示了脉冲的形状与时序。
         电源的串联电阻R5用于降低IC1F的VDD，限制线性偏置级IC1E和IC1F的空闲电流。这只电阻代表着在这两级所需耗散功率与通过运放切换继电器的可用电压摆幅之间的一种折衷。
   　　 电路运行在一个9V电源下，采用图1中的元件值时，IC1F的VDD约为5.5V。切换之间的总电流大约为8 mA。
   
   　　R3/C3和R4/C4建立时间常数，并粗略地将这些脉冲尾部的总长度设为500ms。这个时间足以满足继电器线圈的保持要求，如松下TQ2-L-5V是3ms或更低。如果继电器线圈首先在一个异步位置发现自己，则必要时可在按一次开关后，重新调整自己。