凯时人生就是搏|详解：按键消抖电路瞬态分析和设计

按键是仪器仪表中广泛使用的人机输出模块电路。在按键电路中必需考虑到对按键的晃动展开软件消抖和硬件消抖。

软件消抖具备用于硬件数量较少的优点，但也具备以下两个缺点：　　（1）在仪器键盘电路中，多个按键加装在仪器面板上，键盘的输入通过排线相连到主控板上，此时键盘导线宿主电感和寄生电容的不存在，宿主电感寄生电容和排线电阻将构成二阶波动系统，二阶波动将构成负电平脉冲，而负电平脉冲很更容易远超过数字芯片的输出仅次于容许电平范围，造成数字芯片更容易损毁。　　（2）按键开口和插入时，电压信号上升沿十分平缓，轻微变化的电压信号将通过互容传送到邻接导线上。

　　硬件消抖电路的设计主要是要考虑到以下三个因素：　　（1）避免信号的晃动，保证按键电路输入信号的平坦；　　（2）避免信号的下冲，因为下冲电平远超过了先前数字芯片的仅次于输出电平范围；　　（3）减少信号变化的速度，防止在邻线上引发容性串扰；　　（4）不影响按键电路的长时间功能。　　少见的硬件消抖电路还包括电容滤波消抖和触发器消抖。电容滤波消抖使用电阻和电容构成低通滤波器，具备电路结构非常简单可信的优点，因此本文将重点阐释该消抖电路。

　　1按键消抖电路结构与电路模型　　图1为某仪器按键电路原理图，按键加装在仪器面板上，通过导线相连到主控板上，按键的一端接通纳电阻并相连先前电路，按键的另一端短路，当按键没按下时，按键输入高电平，当按键按下时，按键输入低电平。图2为再加滤波电容后的按键电路。　　图1某仪器按键电路　　图2按键消抖电路　　图3为按键消抖电路的电路模型。

图中R0为相连按键导线的电阻，L为导线电感，C0为导线对地电容，Cf为滤波电容，Cp为按键先前电路的输出电容，Ri为按键先前电路的输入阻抗，R为上拉电阻，VCC为电源电压，U为按键消抖电路的输入电压。　　图3按键消抖电路的电路模型　　当按键开口时，其等效电路模型如图4右图。当按键插入时，其等效电路模型如图5右图。

　　2按键消抖电路数学模型　　另设某一时刻按键通上，在此之前按键插入，整个电路正处于稳态，即各个电容和电感上没电流流动。此时输入电压U=u0=VCCR(R+Ri)。

则根据图4整个电路可所列以下微分方程：　　图4按键开口时等效电路模型　　图5按键插入时等效电路模型　　式中：i0为L所在支路的电流；C为C0，Cf和Cp的等效电容，C为三者之和。

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