简易触摸开关

目前有些电视机选择电视节目时，既不需要用手揿按钮，也不用转动频道开关，只要用手指轻轻摸一下所选中的带有号码的触键（如图1）即可达到目的，同时指示灯亮。这就是触摸式节目预选器。它由触摸开关电路和电子调高频头结合组成。图1是可以预选四种电视节目的频道触摸开关电路示意图。它包括三个部分：

1．触摸键。它是一个接受人体感应电压的传感器。由金属片做成，形状有多种。其作用是：将人体的静电感应电压传递给开关晶体管，使其动作，并推动以后各级开关电路的工作。

2．锁定电路。为了预选多种电视节目，可设置多个预选电路。每次只有被选中的那一路给出调谐电压，接通指示灯电源。如果被选的频道是在VHF的高频段，还要接通频段转换开关。而且当手指离开触摸键以后，电路仍继续保持原状态，直到再有新的触摸指令为止。完成这一功能的电路叫作锁定电路。这里是由双稳态电路作锁定电路。

3．附属电路。它包括：变容管调谐电压开关电路；指示灯电源开关电路和频段转换开关电路。

下面介绍两个适于业余制作的触摸预选开关电路。

由分立元件组成的二路预选触摸开关电路如图2。其中上半部分各晶体管组成低频段1～5频道的预选开关电路。下半部分各晶体管组成6～12频道的预选开关电路。图中晶体管BG\(_{3}\)和BG8组成上、下两部分共用的锁定电路。

当用手指触摸A触键时，人体的感应电压通过电阻R\(_{1}\)加到晶体管BG1基极，使由BG\(_{1}\)、BG2组成的复合开关管饱和导通，BG\(_{2}\)管集电极电位接近于0（地电位）。因而二极管D1负极对地电压也为0，D\(_{1}\)管也导通。D1的正极与BG\(_{3}\)管的基极相连，又使BG3管的基极电压近似为0，BG\(_{3}\)管处于截止状态。其集电极电压近似为电源电压（＋15伏）。又因BG4管的基极与BG\(_{3}\)集电极相连，所以BG4管饱和导通。因此通过BG\(_{4}\)发射极加到电位器W1上的电压近似等于电源电压（＋15伏左右）。该电压经电位器W\(_{1}\)的中心头传给变容管作调谐电压。同时，由BG4管的发射极经电阻R\(_{4}\)，给控制指示灯的开关管BG5基极以正向偏置，使BG\(_{5}\)管饱和导通，指示灯亮。此时，便能收看到低频段的某一频道的电视节目。

另一方面，由于晶体管BG\(_{3}\)和BG8组成的是双稳态电路（其原理请参阅有关文章）。所以BG\(_{3}\)管截止时，BG8管由截止状态转变为饱和导通，其集电极电压趋于0，并使得接在它后面的各晶体管——BG\(_{9}\)～BG12，也都处于截止状态。与此同时，又因BG\(_{3}\)管的基极是通过电阻R7接到BG\(_{8}\)管的集电极上，所以，BG8管的饱和导通，又使得当手指离开触摸键A以后，BG\(_{3}\)管基极仍处于反向偏置，继续保持其截止状态不变。只有当手指触摸B键时，电路才发生翻转，工作在高频段上。

当接收6～12频道的电视节目时，在电调谐高频头中，采用开关二极管导通后，把输入回路和本机振荡回路调谐线圈的一部分加以短路，使电感量减少，工作频率升高，实现调谐回路工作在高频道上的。因此还要给这两个开关二极管提供开关电压，在图2中是由BG\(_{1}\)0和BG11组成的复合管开关来担任。这里采用复合管的原因，是由于频段转换开头二极管的工作电流要求比较大，一般两只开关二极管的工作电流就需要50～80mA；四只开关二极管就需要150mA左右。如果只用一只β=50的晶体管，其基极电流I\(_{b}\)就有1～2mA。Ib太大会影响触摸开关的工作。为了使I\(_{b}\)尽量小，所以采用复合管。

晶体管BG\(_{5}\)和BG12因需要通过0.1A的电流供给指示用，所以要选用中功率管，如3DG12、3DK4等。

为了使频段转换开关晶体管BG\(_{11}\)截止时，不致影响调谐回路线圈的Q值，应选用饱和压降小于1伏的晶体管。使其截止时，漏电流小于1μA。其余各晶体管，只要β值在40以上的硅NPN型三极管均可。

在图2中除了BG\(_{5}\)、BG11和BG\(_{12}\)采用3DK4以外，其它均采用3DG6管。

二极管除了D\(_{1}\)和D4用2AP型管外，其它均用2CP型二极管。

选择电视节目用的W\(_{1}\)、W2为小型20K～50K电位器。

只要元器件符合要求，焊接无误，该电路的调试很简单。

首先检查BG\(_{3}\)和BG8组成的双稳态电路。用摄子把其中一只管子的基极对地短路，此管应为截止状态，另一只管子变为饱和导通。再用手指轮换接触A或B键，看其是否能来回翻转。用手触摸时，须注意身体其它部分不要碰到电路板的任何部位，以免身体的电位被箝位到低电位，使手指触摸时不起作用。

然后，调节电阻R\(_{4}\)和R11的阻值，或者在指示灯泡上串联或并联电阻，使指示灯泡亮度一样。

为了增加节目预选的数量，并尽量少用元器件，笔者采用处理品数字集成电路——MOS—J型寄存器，装制了一个具有四个预选通路的节目预选器。电路图如图3。因为MOS—J寄存器可以把输入信号寄存起来，即输出可以根据需要保持输入状态，因此我们能利用它作触摸开关。

图3中1、2两个通路，预选1～5频道的节目；3、4两个通路还加有频段转换用开关，预选6～12频道电视节目。图4为1∶1印刷电路板图。

在MOS（金属氧化物场效应晶体管）管里，氧化物绝缘栅具有很高的输入阻抗（10\(^{9}\)Ω左右），我们可利用它对静电比较敏感的特点，加上适当的保护电路，作成电路极为简单的触摸开关。

MOS—J寄存器，是由四个R—S触发器组成，其管脚图见图5a。单个的R—S触发器由5个“与非”门（都作反相器使用）和4个场效应管（作控制开关用）组成，见图5b。C\(_{I}\)为输入端；Co为输出端；C-\(_{o}\)为反相输出端；JCP为寄存指令端。“与非”门作反相器的意思是输入和输出的相位相反。我们把高电平（0伏）叫作“1”，低电平（－12伏）叫作“0”。如反相器输入是“1”，输出就是“0”。在一个R—S触发器中有两个“与非”门（即反相器）B和C组成双稳态电路。下面先说明双稳态电路的工作过程（参看图5b）。

当B反相器下面输入端为“0”时，上面输出端就为“1”。B的输出与C反相器的输入相连结，所以C的输入也是“1”，而C的输出就是“0”。C的输出又与B的输入连接，它们又都为“0”，所以电路就处于一种稳定状态。反之就处于另一种稳定状态。

再来看四个场效应管（G\(_{1}\)～G4）组成的开关电路。它们受J\(_{CP}\)寄存指令控制。这里场效应管是P沟道的，当其栅极为低电位“0”时管子导通。当栅极为“1”时，管子截止没有电流流过。所以当JCP为“0”时，G\(_{1}\)和G3管能导通。但此时，G\(_{2}\)或G4是哪个导通，要看输入C\(_{I}\)的电平而定。如C1为“0”，G\(_{2}\)管子导通。双稳态电路中的“与非”门B的输出端和G2是相连接的。由于G\(_{1}\)、G2导通，B输出端的电平就近似为地电位（即高电平0伏左右），所以B的输出端为“1”。

再看A反相器的作用。当C\(_{I}\)输入为“0”，A的输出就为“1”。而A的输出与G4的栅极相接。G\(_{4}\)栅极为“1”时不导通，使“与非”门C的输出端为“0”（即为电源的负电压），这正符合上面所分析过的一种稳定状态。D反相器的输入接C的输出，所以D的输出和C的输出相位相反。而E反相器的输出又和D的输出相位相反，达到了输出保持了输入状态目的。当C1为高电平“1”时，所有的工作过程与上述相反。

当J\(_{CP}\)为“1”时，G1、G\(_{3}\)就截止，这时G2、G\(_{4}\)也都截止。因此，双稳态电路原处在什么状态，电路就保持在什么状态，不受C1输入电平的影响，而输出C\(_{o}\)和C-o又只受双稳态电路的状态决定，所以也不受C\(_{P}\)的输入电平影响，保持原状态。它们之间的逻辑关系（见表）。

在MOS—J寄存器里的四个R—S触发器都受一个J\(_{CP}\)命令控制，所以只要触摸一个输入端时，它的负电位同时打开JCP指令，未被触及的输入端都为“1”（高电位）。

在图3中，为了使手指离开输入触摸键后，输出保持被选中状态。对J\(_{CP}\)就有一个特殊要求。这是因为JCP指令的负电位，来自手触时的感应电压。要避免当手离开触键，输入负电位下降时，J\(_{CP}\)负电位也同时下降，输出C-o又翻转回到未触摸以前的状态，就要求在手指离开触键之前，还是负电位时，J\(_{CP}\)指令先关掉。这样，就能保持住输出端C-o为被选中时的正电压。这里，我们是利用场效应管内存在的栅极固有的电容（它和普通三极管P—N结电容一样）实现了这个要求。虽然场效应管栅极固有电容量很小（约2P），但是因输入电阻很高，当手指离开触键后，被充电至负电位的栅极电容，通过稳压管对电源放电，需要一段时间。同样，在J\(_{CP}\)输入端也存在栅电容。我们在JCP和电源之间接一电阻R\(_{6}\)，使JCP栅电容放电时间，比触摸输入C\(_{1}\)的放电时间短。即在C1还为负电位时，J\(_{CP}\)已从“0＂→“1”了。这样就使输出端保持在被选中的工作状态。而原来正处在工作状态的输出端，在选中新通路后，由于原输入端已经没有负电压，新的JCP指令到来后，使输出端就翻转回到地电位，自动关掉了原来节目所需要的调谐电压。

这个集成电路触摸开关的附属电路和分立元件电路的基本相同，只是指示灯采用了氖泡。另外，由于P—MOS集成电路工作电压比较高，所以供给变容二极管的调谐电压变化范围比较大，一般为0.5～30伏左右。

在将MOS—J焊接到电路上之前，要进行挑选。首先选J\(_{CP}\)必须是好的，否则不能用。其次选四个输入CI和输出C-\(_{o}\)也应都是好的。如果只有二、三个输入、输出端是好的，只可用于二、三个通路的预选器。

挑选时，可按图6搭一个实验电路。用直流电压表分别测量C-\(_{o}\)的四个输出端对地电压。通电后，先将JCP接“0”，再把输入C\(_{I}\)接“0”时，测C-o应为+24伏。C\(_{I}\)接“1”时，C-o应为地电压。然后再把J\(_{CP}\)接“1”。这时CI接“0”或接“1”，输出C-\(_{o}\)都不应变化。

稳压管D\(_{1}\)～D4为2CW6E，稳压值在-15伏左右。也可用多只稳压管串联使用。D5采用2CW7N，稳压值在24～30伏左右。

氖管应选用80伏以下起辉的低压氖管。

晶体管BG\(_{3}\)～BG6只要β值大于50；耐压在100伏左右的即可，如3DG403型管。

BG\(_{1}\)、BG2管为频段转换开关管。因集成电路输出电流小，而开关二极管要求电流比较大，所以采用复合管形式。其中BG\(_{1}\)为3DG6；BG2为3DK4，每只管β值应大于50。

D\(_{6}\)～D13均用2CP型二极管。W\(_{1}\)～W4为200K电位器。

调试时，先调整电阻R\(_{5}\)的阻值，使加在稳压管D5上的电压，应在24～30伏之间。然后，在地线上焊接一段短导线。用它去分别触及触摸键1、2、3、4。再在相应的输出端上，接一只电压表，看其电压是否跳变到+24伏。并且当触及其它触键时，该电压就从+24伏降下来。依次进行这样的实验。如果触时，电压能跳上去，但导线离开电压又掉下来，一般是因电阻R\(_{6}\)的阻值不合适。可以把R6阻值减小试试（可用阻值范围合适的电位器进行调整，调好后换上电阻）。反之，如果接触时，输出端无反应，而集成块又是好的，就可能是R\(_{6}\)阻值太小，可加大阻值试。

当输出端电压有+24伏时，相应的氖管就应发亮。如果不亮，可以把与氛管相接的晶体管的C极，用导线对地短路试试。若还不亮，就是氖管的起辉电压太高，需换用起辉电压低的氛管。如果用导线短路时，氖管亮，而不短路时氖管不亮。可能是晶体管饱和压降太大，使得加到氖管两端的电压不够大。这时，应换用饱和压降小的晶体管。

调整频段转换开关电压时，在开关管输出端和地之间，暂时接一只1／2W的200Ω电阻，调整完毕再把电阻去掉。当触及触键3、4时，在所接电阻两端有近10～11伏电压即可。如果电压太小，就是BG\(_{2}\)管饱和压降太大，应换管试。

装制时，注意焊接要干净，不可用焊油膏助焊剂焊接MOS集成块。因为MOS块的输入阻抗很高，任何表面的污染都会引起电路不能工作。可用松香作助爆剂，焊完后用棉花蘸酒精，将集成电路的周围，尤其是输入端部分，擦干净。

焊接集成块时，所用的电烙铁不应有漏电，否则会损坏集成块。可用试电笔检查一下烙铁有无漏电，或者在焊接时，拔掉烙铁的电源插头。

为了使电路简单，在此开关电路中，未加装优先导通哪一路的电路。因此，开启电视机后，可能会发生各指示灯都亮或都不亮等现象。但是这不会影响以后的正常选台。（王敦诗）