Импульсные устройства на микросхемах (944139), страница 30
Текст из файла (страница 30)
7.2. Схемы формирователей перепада напряжения от механических кои. тактов на триггерах, собранных из логических элементов: и ва элементах И-НЕ; б н и — на двух иниергорах КМОП пп~ 1им|пм Рис. 7.4. Схема форин. рователя перепада напряжения от механических контактов на триггере Шмитта с инвер- тором Рис. 7.3. Схема формирователя перепада напра. жения от механических контактов на повтори.
теле КМОП 140 зовет переключение триггера. Импульсы дребезга только подтвердят его новое состояние. Формирователь по схеме, показанной на рис. 7.2, б, отличается от рассмотренного лишь тем, что цепи коммутации имеют общие точки с цепями обратной связи инверторов. В бездребезговом переключателе по схеме на рис. 7.2, и при каждом замыкании контактов кнопки ЗВ1 напряжение на конденсаторе С!, поступающее на вход инвертора ОР1, вызывает смену состояния триггера, обеспечивая тем самым поочередное появление на выходе высокого и низкого уровней напряжения.
Резистор К! создает временную задержку процесса зарядки конденсатора С1, обеспечивая дополнительную защиту от дребезга. Переключатель хорошо работает с инверторами ТТЛ и КМОП. Указанные на схеме номиналы элементов некритичны. Простой формирователь, нечувствительный к дребезгу, можно собрать на одном повторителе КМОП (рис. 7.3). Для понимания его работы следует вспомнить, что на входе элемента РО1.1 имеется небольшая паразитная емкость С! 10...30 пФ. Когда подвижный контакт находится в положении, показанном на схеме, паразитиая емкость заряжена до напряжения питания.
Оио сохранится на входе и после того, как подвижный контакт оторвется от размыкающего, так как на выходе повторителя — высокое напряжение, а вход и выход связаны резистором Р1. По этой причине наличие дребезга контактов ие отразится на выходном состоянии повторителя. Когда подвижный контакт коснется нижнего, на входе и выходе повторителя напряжение сменится на нулевое. Очевидно, что и в этом случае дребезг не повлияет на состояние повторителя. Если контакты работают не на переключение, а только на замыкание, удобно применить триггер Шмптта по схеме, показанной на рис. 7.4, Нечув. гтвительиость к дребезгу обеспечена выбором оптимальных соотношений по.
стоянных времени зарядки и разрядки конденсатора. Здесь время зарядки должно превышать длительность дребезга, а время разрядки быть короче интервала между двумя прерываниями. В исходном состоянии конденсатор С1 заряжен и на выходе триггера Шмитта — низкий уровень напряжения. В момент замыкания контактов конденсатор быстро разрядится, а напряжение иа выходе триггера станет высокого уровня. Дребезг контактов не изменит это состояние, поскольку конденсатор за такой короткий срок не успеет зарядиться, Рис.
7.5. Схема формирователя крат- Рис. 7.6. Схема формирователя пековременного импульса при замына- репадов напряжения прн замыкании нин контактов нонтактов (на О-триггере Кй!ОП) У рассмотренных формирователей длительность выходного сигнала соот. ветствует времени замыкания контактов. На практике находят также применение формирователи, которые генерируют прямоугольные импульсы более нороткие, чем продолжительность замыкания.
На рис. 7.5 дана типичная схема подобного устройства. Когда контанты разомкнуты, нонденсатор С! не заряжен. На входе инвертора напряжение высоного уровня, на выходе— низкого. При замыкании контактов напряжение на входе упадет, иа выходе — скачком возрастет. Постоянную времени зарядной цепи К2, С! выбирают настольно малой, чтобы напряжение на конденсаторе достигло порога переключения инвертора до первого размыкания контактов, обусловленного дребезгом. Как только напряжение на конденсаторе достигнет этого порога, выходное напряжение инвертора снова станет низким и дальнейший рост напряжения на конденсаторе, равно как и размыкание нонтактов, на состоянии инвертора не отразятся.
Сопротивление резистора К1 выбирают из условия К! 2» К2. После отпускания контактов конденсатор сравнительно медленно разряжается через резисторы К! и К2, после чего формирователь снова готов к действию. Длительность выходного импульса при указанных на схеме номиналах деталей т~= 10...30 мкс, время восстановления определяется сопротивлением резисторов К) +К2=К! и примерно в 100 раз больше.
Этот формирователь может быть выполнен на элементах ТТЛ и КМОП. В устройстве, схема которого показана на рис, 7.5, защиту от дребезга обеспечивает цепь К2, С1. В исходном состоянии на входе О триггера то же напряжение, что и на его выходе 2. При замыкании контантов 5В! произойдет переключение триггера. Пень К2, С! сохранит на входе О прежнее напряжение в течение некоторого времени. Поэтому импульсы дребезга только подтвердят новое состояние триггера. Для очередного переключения следует снова замкнуть контакты БВ1. Чтобы напряжение на входе О изменялось не слишком быстро, следует обеспечить К2С1)~100 мс (например, К2=1,5 МОм и С2=0,1 мкФ).
Если электрический сигнал, формируемый контактами, должен быть синхронизирован с каким-то процессом, то в качестве формирователя можно использовать синхронный триггер, срабатывающий по фронту или срезу тантового импульса. Схема простого синхронного формирователи представлена на рис. 7.7, а.
При разомкнутых нонтактах БВ! на входе Р действует напряжение высокого уровня. Такое же напряжение присутствует иа выходе 1. После замыкания контактов выходное напряжение изменится нв 141 рис, 7.7, Тактируемый формирователь импульса напряжения при замыкаиии контактов: » — призцицязльввя схема; б эреиеяяхя аэзгпаимз Вход Вихэд у Ванадии ВУ Дул длл Ит|Иг Гй.. Хдд» длл Ххддх(гуд а) сразу, а по фронту следующего тактового импульса. Это состояние триггера сохранится еще некоторое время и после раэмыквиия контактов (рис,7.7,б), Поскольку триггер переключается по фронту тактовых импульсов, дребезг коитактов ие влияет иэ работу формирователя, лишь бы период тактовых импульсов был больше длительности дребезга.
На входах 5 и (1 триггера следует поддерживать высокий уровень иапряжеиия для микросхем ТТЛ (КТ155ТМ2, К5555ТМ2) и низкий для КМОП (К561ТМ2, К564ТМ2, К176ТМ2), 7.2. Сенсорные устройства К сеисориым устройствам (аигл. зепзог — чувствительный элемент, датчик) отиосят специализировзииые узлы аппаратуры, иа выходе которых возникает перепад напряжения или кратковремеииый импульс в момент касаиия пальцем датчика — сеисора. В последующих узлах эти перепады (импульсы) производят необходимые переключеиия. Сенсорные устройства удобны для пользователя и в последнее время широко примеияются в аппаратуре, особенно в бытовой. Прииципы действия подобных устройств могут быть рззиыми. Здесь будет рассмотрен один из иих, основанный иа замыкаиии двух площадок аэ счет электрической проводимости кожи. Для умеиьшеиия переходного сопротивлеиия коиструктивио сенсор выполняют так, чтобы в момент касания пальца вазиикало иесколькс мостиков проводимости (рис.
7.8). Схемные реализации пгдобиых сенсорных устройств близки к рассмот. реииым контактным переключателям. С учетом того, что в месте касания сопротивление кожи может составлять десятки килоом (оио зависит от степени ее аагрязиевия и влажиости), для обеспечения надежной работы 142 лу у«т~па Рис. 7.8. Примеры конструктивного Рис. 7.9. Схемы формировать~я не- исполнения сенсорных площадок репада напряжения от сенсора на основе логического элемента КМОП Рис. 7,10. Схема сенсорного генератора импульса входное сопротивление сенсора должно быть во много раз больше. По этой причине элементной базой сенсорных устройств служат микросхемы КМОП-структуры.
При составлении принципиальных схем сенсорных устройств учитывают возможные прерывания проводимости на поверхности сенсора, подобных дребезгу контактов. Лицо, касающееся сенсорной площадки, может оназаться носителем опасного для микросхемы статического элентричества. Поэтому между сенсором н входом микросхемы для зашиты ее от пробоя ставят резистор сопротивлением в несколько десяткон килоом. Высокое статическое напряжение в этом случае нейтрализуется охранной цепочкой на входе микросхемы. Схема простого устройства подобного рода дана на рнс. 7.9. Когда контакты сенсора разомкнуты, на входе инвертора — уровень высокого напряжения, на выходе — низкого.
При касании входных зажимов резисторы )!1 и К2+)! (Кь — сопротивление ножи) образуют делитель напряжения. Поскольну й2+)!« «К!, напряжение на входе инвертора падает ниже по. рога перенлючения, а на выходе скачком возрастает. Это состояние сохраняется, пока палец прижат к сенсору.
Развитие рассмотренного устройства показано на рис. 7ЛО. Элементы 001 и 002 образуют одновибратор, который запускается в момент прикосновения к сенсору. Одновибратор генерирует одиночный импульс, после чего возвращается в исходное состояние. Продолжительность касания должна быть короче длительности выходного импульса. При номиналах ЯЗ и С1, унаэаниых на схеме, длительность импульса около 1,5 с. Увеличением емкости ,УУ 277йтл я +77 и С! можно удлинить выходной импульс. Переключатель с двумя сенсорными площаднами (рис. 7.11) представляет собой асинхронный К5-триггер. Перебросы триггера происходят ври поочередном касании сенсоров ЗА! и ВА2.
После переброса состояние триггера сохраняется и после удаления пальца. Такой переключа. тель удобно употреблять в системах с Р)77 Д'бФИЛ 7 независимым управлснисм «Пуск»вЂ” «Стоп». Н2 ДТН щг Воиодг Выоодд ВВГ Ндд1НЛТ Сг 22оф 3 Рис. 7.11. Схема сенсорного форми- Рис. 7.!2. Схема сенсорного устрой- рователя перепадов напряжения с ства двухтактного действия помощью ВЗ-триггера на логических элементах И-НЕ Таамодога РВТ " РР2 В Вщгтн Воггод/ В Вогоодд тое,и а ВВТ ггоНССТННТ ВВ2 ггт НддгТЮ2 Тогоад Соаооо И Тоща 'я и Гогов 'В домодт Выгоду б) Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
