Устранение дребезга контактов
Непосредственная подача сигналов на входы микросхем от кнопок и переключателей не всегда допустима из-за так называемого "дребезга" - многократного неконтролируемого замыкания и размыкания контактов в момент переключения (происходит из-за механического резонанса в течение времени до 40...100 мс).
Нечувствительными к дребезгу являются входы начальной установки триггеров, счетчиков и регистров (обнуление по входам R). В этом случае могут использоваться схемы рис. 1.1.
Подача логических уровней сигнала на счетные входы микросхем требует подавления дребезга - без этого возможно случайное многократное срабатывание счетчиков.
На рис. 1.2 приведены схемы подавления дребезга с помощью RS-триггера, собранного на отдельных ЛЭ. Варианты приведенные на рис. 1.2в и 1.2г,
Рис. 1.2. Подавление дребезга
при помощи:
а), б) RS-триггера на элементах 2И-НЕ; в),
г) RS-триггера на элементах 2ИЛИ-НЕ
Рис. 1.3. Использование
одной микросхемы с четырьмя триггерами для
подавления дребезга
менее помехоустойчивы. Аналогичную схему можно выполнить
на RS-триггере микросхемы 561 ТМ2, соединив неиспользуемые входы D и С с 0.
Если требуется подавать много сигналов, то лучше воспользоваться
мик-
росхемами с четырьмя триггерами в одном корпусе (рис. 1.3). На выходах триггеров
561 ТР2 сигнал лог. "1" появляется на время переключения S1...S4.
При этом переключатели независимы друг от друга. Варианты формирователей сигналов
на микросхемах 561 ТМ-, 561 ИР9 и 561ИЕ11 обеспечивают фиксацию coстояния на
выходе лог. "1" после нажатия соответствующей кнопки (остальные выходы
обнуляются). Схемы (рис. 1.3б...1.3г) позволяют нажимать поочередна только одну
кнопку, а при нажатии двух одновременно запоминается состояние
первой по времени сработавшей кнопки. Цепь из C1-R6 служит для начальной нулевой
установки выходов при включении питания. Применение регистра ИР9 позволяет при
необходимости иметь на выходах инверсные сигналы, подав на его управляющий вход
2 лог. "0".
Рис. 1.4. Подавление дребезга на триггере с управлением по выходу
Рис. 1.5. Формирование
длинного импульса с помощью:
а) триггера Шмитта; б) триггера
Шмитта собраннго на ЛЭ
Чаще удобнее использовать кнопки с одной группой контактов. Высокое входное сопротивление КМОП микросхем и относительно высокое выходное (100...1000 Ом) позволяют упростить узел подавления дребезга (рис. 1.4), но такое включение недопустимо для микросхем с повышенной нагрузочное способностью, например 561ЛН1, 561ЛН2, 176ПУ1,176ПУ2 и т. д., так как их выходные токи при закорачивании выхода на общий провод кратковременно могут достигать десятков миллиампер, что снизит надежность устройства, а также создаст импульсные помехи.
Подавление дребезга на контактах возможно с помощью RC-цепи и триггера Шмитта (рис. 1.5). На выходе ЛЭ формируется импульс с крутым фронтом.
Рис. 1.6. Подавление дребезга с задержкой включения и выключения
Для подавления дребезга от кнопки с одной группой
контактов могут применяться схемы, приведенные на рис. 1.6. Они аналогичны по
принципу работы.
При замыкании кнопки SB1 емкость С1 начинает заряжаться. Постоянная времени
цепи заряда (tз=0,7R2С1) выбирается такой, чтобы переключение элемен та D1.1
происходило после прекращения дребезга. При размыкании SB1 процесс перезаряда
конденсатора аналогичен, что видно из диаграммы. Схемы на рис. 1.7, кроме подавления
дребезга, позволяют получить задержку включения или выключения, если это необходимо,
см. диаграммы.
На рис. 1.8 показана схема переключателя на три
положения с взаимным выключением на основе трехстабильного триггера. При включении
питания лог. "0" с разряженного конденсатора С1 через диод VD1 подается
на входы элемен-
тов D1.1, D1.2 и на выходах появится лог. "1". Этот сигнал через резисторы
R1 и R2 поступает на входы элемента D1.3 (на выходе появится лог. "0").
Таким образом, в исходном состоянии на выходах 1 и 2 будет лог. "1",
а на выходе 3 -
лог. "0". При нажатии на кнопку SB1 на выходе 1 появится лог. "0",
а на 2 и 3 - лог. "1". Аналогично происходит при нажатии других кнопок,
что исключает дребезг сигнала на выходе, однако при одновременном нажатии сразу
двух или трех кнопок переключение выходного уровня происходит без подавления
дребезга.
При проектировании цифровых устройств с подачей управляющих сигналов от многокнопочной клавиатуры для уменьшения числа деталей используют
Рис. 1.7. Подавление дребезга
с задержкой:
а) выключения; 6) включения
Рис. 1.8. Переключатель
с взаимовыключением на основе трехстабильного
триггера
матричные шифраторы, на выходе которых в зависимости от номера нажатой кнопки формируется соответствующий двоичный код (например Л5, стр. 279; Л- стр. 226).
В качестве простейших схем для подавления дребезга механических контактов могут использоваться ждущие мультивибраторы.