利用模拟开关矩阵构建无跳线实验电路

一、前言

前天搭建了两块基于CH446Q的模拟开关矩阵测试板。下面基于他们测试一些典型的模拟和数字电路。看电路是否能够工作正常。这个开关矩阵对于电路的影响是什么？ 确定基于该开关矩阵构建测试实验电路应用范围。为之后实现自动电路构成和自动测量提供依据。

二、555振荡电路

在面包板上测试一个555振荡电路。这是电路原理图。核心是一个555时基电路集成芯片。外部有两个电阻，一个电容。负载由一个LED和限流电阻构成。负载部分不使用模拟开关连接。利用开关矩阵的 Y 接口连接 集成芯片的八个管脚。元器件通过 X 端口接入模拟开关。下面通过软件编程，将器件连接形成振荡电路。

▲ 图1.2.1 测试电路图

通过开关矩阵配置电路之后，可以看到LED开始震荡。LED似乎没有能够真正熄灭，这也说明555集成芯片输出的低电平没有能够为 0V。使用示波器观察 555 第一管脚和第三管脚的电压波形。黄色信号为第一管脚电压信号，这是555 GND，可以看到它并不是 0电平。在输出信号为低电平的时候，居然会有大约 2V的输出电压。

▲ 图1.2.2 555振荡器驱动LED闪烁

  这也许是因为模拟开关具有 50 欧姆的导通电阻，所以通过模拟开关将555的GND连接到电路地线时会产生一定的电压降的。为此，使用一个导线直接将555 的 第一管脚连接到地线。此时，黄色信号保持为 0V。青色信号对应555的输出信号，对应的幅度也变大了。不过也能够看到输出方波的低电平也没有达到 0V。不过此时可以看到 LED 闪烁就变得比较明显了。由此可以得知，利用模拟开关连接电路中电流比较大的回路时，会产生比较大的电压降。所以，开关矩阵应该只适合连接逻辑信号，或者回路电流在 毫安以下的信号线。

刚才电路中的波形还是有令人感到疑问的地方。后来经过检查，发现原来在CH446Q电路板中，它的 X2,X3内部短路了。将该短路去除之后，可以看到此时555振荡电路的波形有了很好的改变。不需要直接将555的GND直接连到地线，对应的振荡波形也大为改善了。

这说明利用该电路，能够完成 555 振荡电路的实验。青色信号给出了 555 的第2，第6管脚的电压波形。黄色信号为 555 管脚1 的GND信号。此时仍然能够看到因为模拟开关导通电阻所引起的地电压波动。如果将地线直接接地，此时对应的信号有所改善。

▲ 图1.2.3 修正电路之后对应的振荡波形

※ 总  结 ※

本文记录了利用模拟开关矩阵建构电子线路实验的过程。测试了 555 多谐振荡电路。观察到，电路的地线电流会因为开关电阻产生零点几伏的电压降。会对电路工作波形产生影响。好在，这个没有任何跳线的555·振荡电路是可以工作的。