一种模拟开关电路制造技术

本实用新型专利技术揭示了一种模拟开关电路，该电路由数据处理模块、开关指令中转模块和模拟开关模块构成，其中数据处理模块内置用于发出开关指令和串行数据的MCU；开关指令中转模块设有用于增强开关指令带载能力的三态输出八路收发器和用于数字信号识别并扩展的移位寄存器；该MCU输出的开关指令经信号增强与串行数据一并输入移位寄存器，且移位寄存器的并行输出分组接入四双向模拟开关，得到8倍数个并行独立的采集通道。应用本实用新型专利技术模拟开关电路的技术解决方案，采用低功耗、低成本的集成IC替代继电器组件成为控制开关功能的扩展核心部件，有利于降低电路功耗，减少电路对PCB尺寸及数量要求，降低电路为散热所增加的不必要成本。本。本。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟开关电路


[0001]本技术涉及一种用于电子设备的模拟开关电路，尤其涉及一种可在一定功率范围内替代继电器、扩展数据采集I/O口的电路，属于集成电路应用领域。

技术介绍

[0002]随着社会生活和工业生产的飞速发展，各行各业、各个领域都广泛地使用着各类电子设备。尤其在工业自动控制系统、新风控制系统、工业废气处理系统、工业废水处理系统、土壤污染检测系统、计算机、通信、测量仪器等关联设备应用中。
[0003]在进行相关功能的电路设计时，经常需要对规模数量的数据进行采集。在某些情况下，还需要多组数据混合采集，此时便会时常遇到电路的数据采集I/O口不够的情况。例如，ADC采集端口不足、按键采集端口不足、I/O输出端口数量不足、运放信号处理输入端口数量不足等。而传统对于扩展数据采集I/O口的常用方式是多组继电器并联的扩展操作，以实现电路对模拟信号或数字信号进行端口复用的目的。
[0004]然而，使用多组继电器并联进行扩展I/O口的操作，在继电器电生磁的过程中，需要消耗大量的电能产生磁场能才能使得衔铁吸合导通，以及在电流经过继电器线圈的内阻时产生大量热能。受限于继电器的工作原理，电路的电源功率通常需要足够大，另外电路PCB为了得到及时的散热，也需要进行相应的处理。例如：给电路配备散热片、散热风扇、甚至空调等。此外，继电器的体积相对于集成IC要大很多，当需要扩展大量I/O口时，就需要相应增加继电器的数量。无形中增大了PCB的能耗及面积需求或并联多块PCB，对系统散热也提出了更高的要求，否则难以保障电子设备的功能稳定性。

技术实现思路

[0005]鉴于上述现有技术的不足，本技术的目的旨在提出一种模拟开关电路，以解决电气系统对数据采集I/O口扩展需求的问题。
[0006]本技术实现上述目的的技术解决方案是，一种模拟开关电路，其特征在于由数据处理模块、开关指令中转模块和模拟开关模块构成，其中所述数据处理模块内置用于发出开关指令和串行数据的MCU；所述开关指令中转模块设有用于增强开关指令带载能力的三态输出八路收发器74HC245和用于数字信号识别并扩展的移位寄存器74HC595；所述模拟开关模块设有两组以上用于扩展采集通道的四双向模拟开关CD4066，所述MCU输出的开关指令经信号增强与串行数据一并输入移位寄存器74HC595，且移位寄存器74HC595的8个并行输出接入两组四双向模拟开关CD4066，得到8n个并行独立的采集通道，n为所含移位寄存器74HC595的个数。
[0007]上述模拟开关电路，进一步地，每个所述四双向模拟开关CD4066中各采集通道的一端均与数据处理模块信号总线相连。
[0008]上述模拟开关电路，进一步地，所述三态输出八路收发器74HC245集成有双P沟道增强型MOS管，用于对开关指令增强带载能力。
[0009]应用本技术模拟开关电路的技术解决方案，具备实质性特点和进步性：该电路利用MCU的3个I/O口的控制信号，通过信号增强和移位寄存能够扩展出多达128个用于数据采集且互不干扰的I/O口开关通道，采用低功耗、低成本的集成IC替代继电器组件成为控制开关功能的扩展核心部件，有利于降低电路功耗，减少电路对PCB尺寸及数量要求，降低电路为散热所增加的不必要成本。
附图说明
[0010]图1是本技术模拟开关电路简化的功能原理框图。
[0011]图2是本技术模拟开关电路优选实施例的细化工作电路示意图。
[0012]图3是本技术模拟开关电路优选实施例的管脚接线示意图。
具体实施方式
[0013]以下便结合实施例附图，对本技术的具体实施方式作进一步的详述，以使本技术技术方案更易于理解、掌握，从而对本技术的保护范围做出更为清晰的界定。
[0014]本技术设计者在长期从事新风控制系统、工业废气废水处理系统、土壤污染检测系统等方面电子设备的研究中，针对其中电子设备常需要大量扩展数据采集通道，而现有对此主要使用多组继电器并联的扩展操作存在客观的技术不足，通过对集成IC应用功能的开发，创新提出了一种模拟开关电路，以寻求扩展并行、互不干扰、不同信号采集通道的同时，降低能耗及空间占用，节省散热成本。
[0015]为理解本技术技术方案的创新实质，以下从模拟开关电路的架构组成和控制方法的不同层面细节分别说明如下。
[0016]如图1简化的功能原理框图所示，该模拟开关电路主要由数据处理模块、开关指令中转模块和模拟开关模块三部分构成，其中开关指令中转模块从功能上可以等效理解为控制信号增强及扩展模块，主要起到将MCU输出的开关指令信号带载能力强化，并转化输出多路并行的模拟开关驱动信号。而对于模拟开关模块而言，其实为若干并列的模拟开关，一方面接收开关控制信号切换通断，另一方面与数据处理模块交互模拟或数字信号。
[0017]如图2所示优选实施例的细化工作电路示意图和图3所示的管脚接线图可见：上述数据处理模块内置用于发出开关指令和串行数据的MCU，作为数字化运算处理的核心，单片机（即MCU）是广泛应用于各类电气产品、电子设备的微型主控单元，其技术成熟度和规格分类已十分完善成熟。对于本技术技术方案实施，MCU具有较宽的器件选择范围，故省略详述其规格、性能参数。上述开关指令中转模块设有用于增强开关指令带载能力的三态输出八路收发器74HC245和用于数字信号识别并扩展的多个移位寄存器74HC595。本实施例中具体设有16个移位寄存器74HC595，只为扩展得到128个模拟开关相关的采集通道，而图示为适应幅面的省略画法。上述模拟开关模块设有两组以上用于扩展采集通道的四双向模拟开关CD4066，具体到本实施例中，为满足上述扩展需求而包含有32组四双向模拟开关CD4066。而每个四双向模拟开关CD4066中各采集通道的一端均与数据处理模块信号总线相连。
[0018]结合图示从该模拟开关电路的信号流向来看，该MCU的一个I/O口输出开关控制的指令信号，其为标准SPI信号。由于该信号需要驱动多组移位寄存器74HC595，故需要提高信
号的带载能力。通过在MCU与移位寄存器74HC595之间增设三态输出八路收发器74HC245，由于其中集成双P沟道增强型MOS管，故可大大增强信号的带载能力。而增强后的SPI信号与串行数据一并输入移位寄存器74HC595处理，且每个移位寄存器74HC595为8位数据串行输入并行输出的位移缓存器。因此MCU的一个I/O口发出的串行数据被扩展得到8个并行输出（图示为4个并行输出为一条线）接入两组四双向模拟开关CD4066，得到8n个并行独立的采集通道，n为所含移位寄存器74HC595的个数。本实施例中，n=16，故总计扩展得128个采集通道。
[0019]为提高四双向模拟开关CD4066的控制能力以及信号的隔离能力，每个所述移位寄存器74HC595及其对应的两组四双向模拟开关CD4066所构成的支路中，随控制信号流向还接设有达林顿管ULN2803和上拉电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟开关电路，其特征在于由数据处理模块、开关指令中转模块和模拟开关模块构成，其中所述数据处理模块内置用于发出开关指令和串行数据的MCU；所述开关指令中转模块设有用于增强开关指令带载能力的三态输出八路收发器74HC245和用于数字信号识别并扩展的移位寄存器74HC595；所述模拟开关模块设有两组以上用于扩展采集通道的四双向模拟开关CD4066，所述MCU输出的开关指令经信号增强与串行数据一并输入移位寄存器74HC595，且移位寄存器74HC595的8个并行输出接入两组四双向模拟开关CD4066，得到8n个并行独立的采集通道，n为所含移位寄存器74HC595的个数。2.根据权利要求1所述模拟开关电路，其特征在于：每个所述四双向模拟开关CD4066中各采集通道的一端均与数据处理模块信号总线相连。3.根据权利要求1所述模...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏招锋，韦献国，张碧霞，
申请(专利权)人：苏州恒境环保科技有限公司，
类型：新型
国别省市：