PinLab Docs

Почти ни одно электронное устройство не обходится без различных механических коммутационных элементов - кнопок, тумблеров и переключателей. Они являются привычными элементами управления. Но использование таких коммутационных элементов в цифровых схемах имеет свои особенности.

Дело в том, что при замыкании механических контактов, возникает так называемый дребезг контактов. Дребезг контактов - это явление многократного неконтролируемого замыкания и размыкания контактов в моменты их соприкосновения и расхождения. Это явление приводит к формированию пачки импульсов (вместо требуемого одиночного импульса или перепада напряжения), способных вызвать многократное непредсказуемое срабатывание схемы цифрового устройства.

Из- за чего же происходит дребезг? Причин тут две- первая связана с механической конструкцией кнопки, которая не позволяет надежно за короткое время зафиксировать контакт. Вторая связана с самим контактом, который покрыт тончайшим слоем оксида, не проводящим электричество. В момент замыкания происходит ионизация промежутка и возникает дуга, спекающая контакты вместе. Эти импульсы могут вызвать непредвиденное переключение цифровых элементов и привести к некорректной работе всего устройства. Поэтому, при использовании кнопок в цифровых устройствах, разработчики применяют различные схемы борьбы с дребезгом контактов.

В этом эксперименте мы соберем электронную кнопку, которой не будет страшен дребезг контактов. Помимо этого, наша кнопка будет иметь эффект фиксации, т.е. нажал - включил, еще раз нажал - выключил и т.д. Схема такого устройства, собранного на D-триггере, приведена на рисунке.

Подайте питание на схему. Кратковременно нажмите кнопку SW1. Если все собрано правильно, светодиод должен загореться. Еще раз нажмите кнопку, светодиод должен погаснуть и т.д.

В данной схеме реализованы два элемента для борьбы с дребезгом контактов:

1. Конденсатор С1, включенный параллельно кнопке SW1, обеспечивает частичной сглаживание импульсов, возникающих при замыкании кнопки.
2. Переключение D-триггера происходит с небольшой задержкой. Этим обеспечивается минимизация влияния импульсов дребезга на переключение триггера.

В исходном состоянии, на входе D, триггера DD1.1 (вывод 5), установлен тот же логический уровень, что и на инверсном выходе Q (вывод 2). При замыкании кнопки SW1 триггер переключается. Цепь R2C2 сохранит на входе D прежний логический уровень в течении некоторого времени. Поэтому импульсы дребезга, только подтвердят  новое состояние триггера. 

Для следующего переключения триггера необходимо снова нажать кнопку SW1.

В данном эксперименте ты научился побеждать такое вредное явление как механический дребезг контактов и использовал для этого базовое свойство D-триггера, а именно - сохранять состояние информационного входа D, до прихода следующего тактового импульса.

Следующий эксперимент познакомит тебя с еще одним интересным свойством D-триггера.