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按键消抖电路瞬态设计

作者:沉默的offer时间:2018-07-31

概述:
按键是仪器仪表中普遍采用的人机输入接口电路。在按键电路中必须考虑对按键的抖动进行软件消抖和硬件消抖。软件消抖具有使用硬件数量少的优点,但也具有以下两个缺点:
(1) 在仪器键盘电路中,多个按键安装在仪器面板上,键盘的输出通过排线连接到主控板上,此时键盘导线寄生电感和寄生电容的存在,寄生电感寄生电容和排线电阻将 组成二阶振荡系统,二阶振荡将形成负电平脉冲,而负电平脉冲很容易超出数字芯片的输入最大允许电平范围,导致数字芯片容易损坏。
(2)按键闭合和断开时,电压信号下降沿非常陡峭,剧烈变化的电压信号将通过互容传递到相邻导线上。
硬件消抖电路的设计主要是要考 虑以下三个因素:
(1)消除信号的抖动,确保按键电路输出信号的平整;
(2)消除信号的下冲,因为下冲电平超出了后续数字芯片的最大输入电平范围;
(3)降低信号变化的速度,避免在邻线上引起容性串扰;
(4)不影响按键电路的正常功能。
常见的硬件消抖电路包括电容滤波消抖和触发器消抖。电容滤波消抖采用电阻和电容组成低通滤波器,具有电路结构简单可靠的优点,因此本文将重点阐述该消抖电路。


1 按键消抖电路结构与电路模型
图1为某仪器按键电路原理图,按键安装在仪器面板上,通过导线连接到主控板上,按键的一端接上拉电阻并连接后续电路,按键的另一端接地,当按键没有按下时,按键输出高电平,当按键按下 时,按键输出低电平。图2为加上滤波电容后的按键电路。

图1 某仪器按键电路

图2 按键消抖电路
图3为按键消抖电路的电路模型。图中R0为连接按键导线的电阻,L 为导线电感,C0为导线对地电容,Cf为滤波电容,Cp为按键后续电路的输入电容,Ri为按键后续电路的输入阻抗,R 为上拉电阻,VCC为电源电压,U为按键消抖电路的输出电压。

图3 按键消抖电路的电路模型
当按键闭合时,其等效 电路模型如图4所示。当按键断开时,其等效电路模型如图5所示。
(详细内容请阅读PDF文档)


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