Chips de lógica. Parte 10. Como se livrar da rejeição dos contatos

Usando um gatilho como um interruptor

Nas partes anteriores do artigo, gatilhos como D e JK foram descritos. Aqui será apropriado lembrar que esses gatilhos podem funcionar no modo de contagem. Isso significa que quando o próximo pulso chegar à entrada do relógio (para ambos os gatilhos, essa é a entrada C), o estado do gatilho muda para o oposto.

Essa lógica de operação é muito semelhante a um botão elétrico comum, como em um candeeiro de mesa: pressionado - pressionado, pressionado novamente - desligado. Em dispositivos baseados em microcircuitos digitais, o papel desse botão é mais frequentemente desempenhado por gatilhos que operam no modo de contagem. Pulsos de alto nível são fornecidos à entrada de contagem e os sinais de saída do acionador são usados ​​para controlar os circuitos executivos.

Parece muito simples. Se você simplesmente conectar um botão à entrada C que conecta essa entrada a um fio comum quando pressionado, a cada pressionamento, o estado do gatilho mudará, como esperado, para o oposto. Para garantir que não seja assim, basta montar este circuito e apertar o botão: o gatilho não será instalado na posição correta todas as vezes, mas com mais freqüência após vários pressionamentos de botão.

A condição de disparo é melhor monitorada usando um indicador LED, que foi descrito repetidamente nas partes anteriores do artigo, ou simplesmente usando um voltímetro. Por que isso acontece, por que o gatilho funciona tão instável, qual é o motivo?

O que é salto de contato

Acontece que o salto dos contatos é o responsável por tudo. O que é isso? Qualquer contato, mesmo o melhor, até interruptores de palhetaAcontece que eles não fecham imediatamente. Sua conexão confiável é dificultada por uma série de colisões, que duram cerca de 1 milissegundo ou mais. Ou seja, se pressionamos o botão e o mantemos pressionado por meio segundo, isso não significa que apenas um pulso dessa duração se formou. Sua aparência é precedida por várias dezenas, ou talvez até centenas de impulsos.

Chegando à entrada de contagem do gatilho, cada pulso alterna para um novo estado, que corresponde totalmente à lógica do gatilho no modo de contagem: todos os pulsos serão contados e o resultado corresponderá ao seu número. E a tarefa é pressionar o botão uma vez para alterar o estado do acionador apenas uma vez.

Um problema semelhante é ainda mais perceptível quando o contato mecânico é um sensor de velocidade, por exemplo, em um dispositivo para transformadores de enrolamento ou em um medidor de vazão líquido: cada operação de contato aumenta o estado do medidor eletrônico não em um, como esperado, mas em um número aleatório. A história sobre os contadores será um pouco mais tarde, mas, por enquanto, apenas acredite que é exatamente assim, e não o contrário.

Como se livrar da rejeição dos contatos

A saída é mostrada na Figura 1.

Figura 1. Formador de pulsos no gatilho RS.

A maneira mais fácil de eliminar o ressalto de contato é com o já conhecido gatilho RS, montado em um chip lógico K155LA3, mais precisamente em seus elementos DD1.1 e DD1.2. Vamos concordar que a saída direta RS - gatilho este é o pino 3, respectivamente, a saída inversa é o pino 6.

Quando o gatilho RS é montado a partir de elementos de circuitos lógicos, é necessário fazer esse acordo. Se o gatilho for um chip acabado, por exemplo K155TV1, a posição das saídas diretas e inversas é especificada por seus dados de referência. Mas, mesmo neste caso, se as entradas JK e C não forem usadas e o microcircuito for usado simplesmente como um gatilho RS, o contrato acima pode ser bastante apropriado. Por exemplo, para facilitar a montagem do chip na placa.Obviamente, ao mesmo tempo, as entradas RS também são trocadas.

Na posição do interruptor mostrada no diagrama, na saída direta do acionador RS, o nível é uma unidade lógica e, no inverso, é claro, um zero lógico. Até o momento, o status do gatilho de contagem DD2.1 permanece o mesmo de quando a energia foi ligada.

Se necessário, ele pode ser redefinido usando o botão SB2. Para reiniciar o gatilho quando a energia é ligada, um pequeno capacitor é conectado entre a entrada R e o fio comum, dentro de 0,05 ... 0,1 μF, e um resistor com uma resistência de 1 ... 10 KOhm entre a fonte de alimentação e a entrada R. Até o capacitor ser carregado na entrada R, uma tensão zero lógica está presente brevemente. Esse pulso zero curto é suficiente para reiniciar o gatilho. Se, de acordo com as condições de operação do dispositivo, for necessário definir o gatilho na inicialização para um único estado, essa corrente RC será conectada à entrada S. Vamos considerar o parágrafo sobre a corrente RC como uma digressão lírica e agora continuamos a combater o ressalto dos contatos.

Pressionar o botão SB1 fechará o pino de contato direito no fio comum. Ao mesmo tempo, no terminal 5 do microcircuito DD1.2, toda uma série de pulsos de ressalto será exibida. Mas o desempenho de microchips, mesmo das séries mais lentas, é muito maior que a velocidade dos contatos mecânicos. E, portanto, o primeiro pulso do RS - o gatilho será zerado, o que corresponde a um nível alto na saída inversa.

Nesse momento, uma queda de tensão positiva é formada, a qual, na entrada C, muda o gatilho DD2.1 para o estado oposto, o que pode ser observado usando o LED HL2. Os pulsos de rejeição subsequentes não afetam o estado do gatilho RS, portanto, o estado do gatilho DD2.1 permanece inalterado.

Quando você solta o botão SB1, o gatilho nos elementos DD1.1 DD1.2 volta para um único estado. Neste momento, uma queda de tensão negativa é formada na saída invertida (pino 6 DD1.2), que não altera o estado do gatilho DD2.1. Para retornar o gatilho de contagem ao seu estado original, o botão SB1 precisará ser pressionado novamente. Com o mesmo sucesso em um dispositivo semelhante funcionará e JK - gatilho.

Esse shaper é um circuito típico e funciona de forma clara e sem falhas. Sua única desvantagem é o uso de um botão de contato invertido. Abaixo serão mostrados shapers semelhantes, trabalhando a partir de um botão com um único contato.

Medidas para eliminar alarmes falsos, anti-interferência

No diagrama, você pode ver uma nova peça - capacitor C1, instalado no circuito de potência do gatilho. Qual é o seu propósito? Sua principal tarefa é proteger contra interferências, às quais não apenas os gatilhos são sensíveis, mas também todos os outros microcircuitos.

Se você tocar nos elementos de montagem com um objeto de metal, eles criarão um ruído de impulso que pode alterar o estado dos gatilhos conforme desejado. A mesma interferência no circuito é criada quando apenas um gatilho é usado, especialmente vários. Essa interferência é transmitida através dos barramentos de energia de um chip para outro e também pode causar comutação falsa do acionador.

Para evitar que isso aconteça nos barramentos de força e instale capacitores de bloqueio. Na prática, esses capacitores com capacidade de 0,033 ... 0,068 μF são instalados na taxa de um capacitor para cada dois ou três microcircuitos. Esses capacitores são montados o mais próximo possível dos terminais de energia dos microcircuitos.

Outra fonte de falso acionamento de microchips pode ser pinos de entrada não utilizados. Pulsos de interferência espúrios serão induzidos principalmente em tais conclusões. Para combater alarmes falsos, os terminais de entrada não utilizados devem ser conectados através de resistores com uma resistência de 1 ... 10 KOhm ao barramento positivo da fonte de energia. Além disso, se o esquema não tiver sido utilizado elementos lógicos E NÃO, suas entradas devem ser conectadas a um fio comum, e é por isso que uma unidade lógica aparecerá na saída de tais elementos e conectará já as entradas de gatilho não utilizadas.

Se um comutador ou botão for usado como fonte de sinal para um microcircuito, a situação em que o contato está aberto e um fio suficientemente longo permanece "suspenso no ar" é completamente inaceitável. Essa antena já receberá interferência com muito sucesso. Portanto, esses condutores devem ser conectados ao barramento de potência positivo através de um resistor com uma resistência de 1 ... 10 KOhm.

Supressão de vibração de botão com um par de contatos

O uso de botões com um par de contatos é muito mais simples; portanto, eles são usados ​​com mais frequência do que botões com contatos oscilantes. Vários circuitos projetados para suprimir a vibração dos contatos desses botões são mostrados na Figura 2.

Figura 2

A operação desses circuitos é baseada em atrasos de tempo criados usando cadeias RC. A Figura 2a mostra um circuito cuja operação atrasa a ativação e desativação, a Figura 2c contém um circuito com um atraso apenas ativado e a Figura 2d mostra um circuito com um desligamento atrasado. Esses circuitos são vibradores únicos, que já foram descritos em uma parte deste artigo. As figuras 2b, 2d, 2e mostram seus diagramas de tempo.

É fácil ver que esses formadores são feitos em chips da série K561, que se refere a chips CMOS, de modo que os valores de resistores e capacitores são indicados especificamente para esses chips. Esses shapers devem ser usados ​​em circuitos construídos em microcircuitos das séries K561, K564, K176 e similares.

Boris Aladyshkin