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DIP开关输入接口

时间:2018-11-21   来源:vr赛车电子  编辑:热敏电阻厂家  浏览:

  DIP或双列直插式封装开关是单个开关,在单个封装内组合为四个或八个开关。这允许将DIP开关插入标准IC插座或直接连接到电路或面包板上。

  DIP开关封装内的每个开关通常通过其ON-OFF状态指示两个条件中的一个,并且四个开关DIP封装将具有四个输出,如图所示。滑动和旋转型DIP开关可以连接在一起,也可以组合使用两个或三个开关,这使得输入非常容易地连接到各种电路。

  机械开关因其低成本和易于输入接口而广受欢迎。然而,机械开关具有称为“接触反弹”的常见问题。机械开关由两个金属触点组成,当您操作开关时,它们被推到一起以完成电路。但是,不是产生单个干净的开关动作,金属部件在开关主体内触摸和反弹,导致开关机构非常快速地打开和关闭几次。

  由于机械开关触点设计为快速打开和关闭,因此阻力很小,称为阻尼,以阻止触点在制造或断开时弹跳。结果是,这种弹跳动作在开关实现紧密接触之前产生一系列脉冲或电压尖峰。

  切换弹跳波形

  

问题在于机械开关输入接口的任何电子或数字电路也可以将这些多个开关操作读取为一系列持续几毫秒的ON和OFF信号,而不仅仅是一个预期的单个和正向开关动作。

 

  这种多开关关闭(或打开)动作称为开关中的开关弹跳,其中相同的动作称为继电器中的触点弹跳。而且,由于在打开和关闭动作期间发生开关和触点弹跳,因此在触点上产生的弹跳和电弧导致磨损,增加了接触电阻,并降低了开关的工作寿命。

  然而,有几种方法可以通过使用去抖电路形式的一些额外电路来“解除反弹”输入信号来解决这种开关反弹问题。最简单和最简单的方法是创建一个RC去抖电路,允许开关对电容器充电和放电,如图所示。

  RC开关去抖电路

  

 

  通过在开关输入接口电路上增加额外的100Ω电阻和1uF电容,可以滤除开关弹跳的问题。选择RC时间常数T,使其长于机械开关动作的反弹时间。反相施密特触发缓冲器也可用于产生从低到高,从高到低的急剧输出转换。

  那么这种类型的输入接口电路如何工作?vr赛车在RC充电教程中看到,电容器以其时间常数T确定的速率充电。该时间常数值以T = R * C(以秒为单位)测量,其中R是以欧姆为单位的电阻值,C是以法拉为单位的电容值。然后,这形成了RC时间常数的基础。

  首先假设开关闭合且电容器完全放电,然后变频器的输入为低电平,输出为高电平。当开关打开时,电容器通过两个电阻器R1和R2以RC网络的C(R1 + R2)时间常数确定的速率充电。

  当电容器缓慢充电时,开关触点的任何弹跳都会被电容器板上的电压平滑掉。当板上的电荷等于或大于逆变器的上输入电压(V IH)的最低值时,逆变器改变状态并且输出变为低。在这个简单的开关输入接口示例中,RC值约为10mS,使开关触点有足够的时间进入最终打开状态。

  当开关闭合时,现在充满电的电容器将以C(R2)时间常数确定的速率通过100Ω迅速放电至零,从而将逆变器输出状态从低电平变为高电平。然而,开关的操作导致触点反弹,导致电容器想要重复充电然后迅速放电回零。

  由于RC充电时间常数比放电时间常数长十倍,因此随着输入上升时间减慢,电容器在开关弹回到最终闭合位置之前不能足够快地充电,因此变频器保持输出高。结果是,无论开关触点在打开或关闭时弹跳多少,您都只能从逆变器获得一个输出脉冲。

  这种简单的开关去抖电路的优点是,如果开关触点反弹太多或太长,则可以增加RC时间常数以进行补偿。还要记住,此RC延时意味着您需要等待才能再次操作开关,因为如果再次操作开关太快,它将不会产生另一个输出信号。

  虽然这种简单的开关去抖电路适用于输入接口单(SPST)开关到电子和微控制器电路,但RC时间常数的缺点是它会在下一次开关动作发生之前引入延迟。如果切换动作快速改变状态,或者如键盘上那样操作多个键,则这种延迟可能是不可接受的。克服该问题并产生更快输入接口电路的一种方法是使用交叉耦合的2输入NAND或2输入NOR门,如下所示。

用NOR门切换去抖动

  

 

  交叉耦合的NOR门反跳电路的操作是一样的,只是在输出NAND电路Q是高时,开关处于位置乙和LOW当它处于位置甲。交叉耦合NAND双稳态锁存器的反向。

  然后值得注意的是,当输入接口切换到使用NAND或NOR锁存器用作去抖电路的电路时,NAND配置需要LOW或逻辑“0”输入信号来改变状态,而NOR配置需要HIGH或逻辑“1”输入信号改变状态。