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文檔簡介
1、主要介紹用集成電路CD4053實現(xiàn)的模擬開關(guān)型 防抖動電路1引言當(dāng)機(jī)械開關(guān)工作時,其開關(guān)觸點(diǎn)的閉合和張開,都會產(chǎn)生隨機(jī)性的機(jī)械抖動,給 電路產(chǎn)生不希望的振蕩脈沖和干擾。因此,防抖動電路和防抖動軟件成為計算機(jī) 外設(shè)的重要接口部分。常見的防抖動電路用的集成片較多,電路也較復(fù)雜,市場 上也能買到防抖動的專用集成片,成本都比較高。下面介紹兩個用模擬開關(guān) CD4053實現(xiàn)的防抖動電路。2輸出互補(bǔ)式模擬開關(guān)型防抖動電路圖1(a)是用1只CD4053、3只電阻器(R1R3)和1只電容器C等構(gòu)成的防抖 動電路。CD4053中的3個模擬開關(guān)(G1G3)都是雙向單刀雙擲模擬開關(guān),用 單電源電壓VDD供電。模擬開關(guān)
2、G3的1端作為輸入端接地,0端也作為輸入 端接電壓VDD,輸出端Q相對于其控制端Q呈倒相門工作狀態(tài)。同樣模擬開關(guān) G2的1端作為輸入端經(jīng)電阻器R2接地,0端也作為輸入端經(jīng)電阻器R3接電壓 VDD,輸出端Q相對于其控制端Q也呈倒相門工作狀態(tài)。模擬開關(guān)G2、G3的 輸出端和控制端相互交連,構(gòu)成了一個S-R雙穩(wěn)觸發(fā)器,觸發(fā)信號S和R分別 設(shè)在模擬開關(guān)G2的1輸入端和0輸入端,其工作的真值表如表1所示。模擬開 關(guān)G1的公用端作為輸入信號VI的輸入端;0端作為觸發(fā)信號S的輸出端,連到 模擬開關(guān)G2的1輸入端;1端作為觸發(fā)信號R的輸出端,連到模擬開關(guān)G2的 0輸入端。模擬開關(guān)G2的輸出端Q經(jīng)電阻器R1和電
3、容器C構(gòu)成的積分器連到 模擬開關(guān)G1的控制端A。要選擇電阻器R1R3的參數(shù)使R1R2=R3RON,其中RON是模擬開關(guān)G2 的導(dǎo)通電阻,約為300Q;同時還要選擇電容器C,使時間常數(shù)R1C足夠大于輸 入信號VI邊沿振蕩的時間。cCi(a)防抖動電路(B)工作時序圖圖1輸出互補(bǔ)式模擬開關(guān)型防抖動電路及其工作時序圖表1真值表SR璃?QQ璃?000101QQ璃?10不定1110在加電的瞬間,輸入信號VI=0,由于電容器C上的電壓不能突變,故使模 擬開關(guān)G1控制端A的電壓VA=0,因此,模擬開關(guān)G1的0輸出端S導(dǎo)通在輸 入端VI=0電位上,1輸出端R經(jīng)電阻器R3接電壓VDD。從表1中可以看出, 此時在
4、SR=01排內(nèi)QQ=QQ,即SR雙穩(wěn)觸發(fā)器處于QQ=01或QQ=10的隨機(jī) 狀態(tài).假如SR雙穩(wěn)觸發(fā)器處于QQ=01的初始狀態(tài),則模擬開關(guān)G1的狀態(tài)不 再變化,模擬開關(guān)G2的狀態(tài)也不再變化,SR雙穩(wěn)觸發(fā)器也就停留在QQ=01 的初始狀態(tài)。假如SR雙穩(wěn)觸發(fā)器處于QQ=10的初始狀態(tài),則G2開關(guān)的輸出 電壓VQ=VDD要經(jīng)過電阻器R1對電容器C開始充電,G1開關(guān)的控模擬開關(guān)型 防抖動電路圖2單門輸出式模擬開關(guān)型防抖動電路制端A上電壓VA呈指數(shù)方式上升。當(dāng)VA上升到G1開關(guān)的封換電壓VT 時,G1開關(guān)的1輸出端R導(dǎo)通在VI=0電位上,0輸出端S=0,從表1中可以看 出,此時SR雙穩(wěn)觸發(fā)器就會從QQ=1
5、0狀態(tài)改變?yōu)镼Q=01狀態(tài)。緊接著電容 器C經(jīng)過電阻器R1和G2開關(guān)輸出端Q放電,VA又呈指數(shù)方式下降,使G1 開關(guān)的0輸出端又迅速回到導(dǎo)通在VI=0的電位上,1輸出端R也迅速回到導(dǎo)通 在VDD電位上。從表1中又可以看出SR雙穩(wěn)觸發(fā)器當(dāng)觸發(fā)信號SR從SR=00 排跳到SR=01排時并不改變自己的QQ=01的狀態(tài)??傊瑘D1(a)電路加電之后, 當(dāng)V2=0時,SR雙穩(wěn)觸發(fā)器總是停留在QQ=01的初始狀態(tài),等待輸入信號 VI出現(xiàn)上跳變沿。在SR雙穩(wěn)觸發(fā)器處于QQ=01初始狀態(tài)下,一旦輸入信號VI出現(xiàn)帶抖動的正跳 變沿,經(jīng)過G1開關(guān)輸出抖動的信號S到G2開關(guān)的1輸入端,使SR雙穩(wěn)觸 發(fā)器進(jìn)入QQ=1
6、0狀態(tài)。由于S信號的抖動,SR信號在SR=01和SR=11兩排中 往返跳動,但SR觸發(fā)器一旦進(jìn)入QQ=10狀態(tài)之后就一直穩(wěn)定在此狀態(tài)。同 時電壓VQ=VDD經(jīng)電阻器R1向電容器C充電,VA電壓呈指數(shù)方式上升,等 VA=VT時,VI上跳沿的抖動脈沖已經(jīng)過去,G1開關(guān)的1輸出端R導(dǎo)通在VI 的高電位上。此時SR=01,但S-R雙穩(wěn)觸發(fā)器仍穩(wěn)定在QQ=10狀態(tài),VQ=VDD 繼續(xù)經(jīng)電阻器R1對電容器C充電,直到VA=VDD為止。當(dāng)輸入信號VI出現(xiàn)帶抖動的下跳沿時,經(jīng)G1開關(guān)1輸出端輸出的R信號也出 現(xiàn)抖動,它首先使S-R雙穩(wěn)觸發(fā)器進(jìn)入QQ=01狀態(tài),然后在表1中SR=00或 SR=01兩排之間往返跳
7、動,保持QQ=01狀態(tài)。電容器C經(jīng)電阻器R1和G2開關(guān) 輸出端Q開始放電,VA呈指數(shù)方式下降。等VA降到VA=VI時,G1開關(guān)的0 輸出端S又導(dǎo)通在VI輸入端的VI=0電位上,使SR=01,此時VI的下降沿抖動 脈沖已過去,S-R雙穩(wěn)觸發(fā)器又進(jìn)入并保持在QQ=01狀態(tài)。電容器C經(jīng)電阻器 R1、G2開關(guān)的輸出端Q繼續(xù)放電,直放到VA=0為止。3單門輸出式模擬開關(guān)型防抖動電路當(dāng)不需要互補(bǔ)輸出時,也可以用模擬開關(guān)構(gòu)成單門輸出式模擬開關(guān)型防抖動電路。 圖2就是用CD4053中的模擬開關(guān)G1、G2和電阻器R1R3和電容器C實現(xiàn)的 這種電路。模擬開關(guān)G2的0輸入端設(shè)為S端,一方面經(jīng)電阻器R2接地,另一 方
8、面接G1開關(guān)的0輸出端;1輸入端設(shè)為R端,一方面經(jīng)電阻器R3接電壓VDD, 另一方面接G1開關(guān)的1輸出端;G2開關(guān)的輸出端Q反饋到自己的控制端,構(gòu) 成了一個單門輸出的SR雙穩(wěn)觸發(fā)器,其真值表如表2所示。G1開關(guān)的公共 端作為輸入信號VI的輸入端,0端作為S信號的輸出端,1端作為R信號的輸 出端,控制信號由G2開關(guān)輸出端Q經(jīng)電阻器R1和電容器C構(gòu)成的積分器后提 供。表2真值表SR璃?Q00001Q10不定111同樣,選擇電阻器的R1R2=R3RON,并選擇電容器C,使時間常數(shù)R1C 足夠大于輸入信號VI的?沿振動時間。模擬開關(guān)G1,電阻器R1和電容器C在圖1(a)中的接法和在圖2中的接法完全 一樣。真值表1中去掉Q欄后和真值表2完全一樣。因此,圖1(b)中去掉Q時 序圖后就成為圖2電路的工作時序圖。所以圖2電路的工作過程也就和圖1(a) 相同,此地不再多作介紹。4結(jié)束語上述模擬開
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