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用RC低通滤波器防止振荡

发布时间:2008-11-03 来源:www.dzsc.com

中心论题:

  • 微型开关简介以及介绍微型开关的振荡
  • RC滤波器构成的振荡防止电路

解决方案:

  • 在数字电路的输人电路中插入RC低通滤波器
  • 振荡时间随开关种类的不同而有很大的区别,因此必需研究RC电路的时间常数

  
RC低通滤波器的代表应用之一,是防止机械开关、机械触点的振荡。机械触点的振荡(触点ON时产生大的振动)被开关的构造左右,首先我们实测一下微型开关的振荡。
  
图1是称为限位开关的微型开关的振荡波形图。机械触点的开关由于按压方法、时间不同会发生各种各样的振荡,此时的时间、波形也各种各样,这里表示了最长时间的振荡的例子。
 
                                                  
                                                                          图1微型开关触点ON时的振荡示例
  
具有机械触点的开关有很多种,图片1表示的是具有代表性的。电磁继电器也具有机械触点,也会产生大大小小的振荡。
  
                                      
                                                                                       杆式微型开关
 
数字电路是不希望振荡的。使用触发电路原理上也是防止振荡影响的电路,简草的防止对策就是组合RC低通滤波器和施密特触发电路。
  
通常CMOS数字IC的阈值电压(区别L和H的电压电平)VT,只是一点,图1表示具有施密特触发电路的反相电路、74HC14的阈值电压。施密特触发电路具有高电平阈值Vp和低电平阈值Vn,阈值间具有磁滞电压VH,VH为Vp-VN。即VP以下的输人电平可被确定逻辑输出;磁滞电压VH,以下时,即使有噪声,输出电平也不变化。因此,具有施密特输人的数字IC电路,即使加上变化缓慢的信号,因噪声等引起输出电平翻转的危险也会变少。在数字电路的输人电路中插入RC低通滤波器,可去掉输人信号中含有的噪声,整形输出波形。

                                         
                                                                                            按钮开关
 

                                            
                                                                          图 2施密特反相电路的临界电压
 

                                               
                                                                       图3 由RC滤波器构成的振荡防止电路
 
  
图的输人波形是图1.6电路中C=0时的波形。这里即使使用施密特输人的数字IC电路,但如果不附加RC低通滤波器,对防止振荡不会具有任何意义。
  
图1的下段是R=10kΩ、C=0.1μF(T=1ms)时的输人波形。RC低通滤波器可去掉振荡,C的端子电压…数字IC的输人信号变化延迟,这一信号如果输人到不具有施密特电路的数字IC电路中,则在阈值电压附近易发生误动作。照片1.8是振荡防止电路的输入输出波形,从图形中可看出确实除掉了开关处的振荡现象。

                                                   
                                                      图4振荡防止电路的输人输出波形(输出波形需要延迟)
 
像这种附加的RC电路,只能适用于输入阻抗高的CMOS数字IC。由于TTL电路等输入阻抗低,所以是不能在输入处插入高阻抗的。另外,还必须要注意产生时间延迟的点,振荡时间随开关种类的不同而有很大的区别,因此必需研究RC电路的时间常数。

 

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