按鈕式數(shù)字電位器的防抖動和重復(fù)動作問題解決方法

介紹按鈕式數(shù)字電位器的防抖動和重復(fù)動作問題的一種解決方法，以及對數(shù)字電位器電壓、電流、級數(shù)擴(kuò)展問題的常見解決方法。 1 引言 數(shù)字電位器以其調(diào)節(jié)準(zhǔn)確方便，使用壽命長，受物理環(huán)境影響小，性能穩(wěn)定等特點，已被廣大電子工程技術(shù)人員所認(rèn)識。在數(shù)字電位器的家族中，X9511/14以其可用按鈕直接控制的特點尤其受到青睞，本文欲針對應(yīng)用開發(fā)人員對X9511/14在按鈕控制過程中所出現(xiàn)的防抖動、和重復(fù)動作問題以及數(shù)字電位器通常遇到的問題作一簡要探討。 2 數(shù)字電位器簡介 數(shù)字電位器是可用數(shù)字信號控制電位器滑動端位置的新型器件。一般分按鈕控制和串行信號控制兩種，下面以美國XICOR公司非易失性按鈕控制數(shù)字電位器X9511為例簡略介紹一下其原理。 X9511是數(shù)字電位器家族中的一種具有按鈕控制，線性輸出特點的產(chǎn)品，內(nèi)部包含了31個電阻單元，32檔輸出滑動端，滑動端由輸入到 、引腳的負(fù)脈沖控制它向VH或VL端滑動?；瑒佣宋恢每梢员淮鎯υ诜且资缘拇鎯ζ鱁EPROM中，使其上電后能夠自動恢復(fù)到原來的位置。X9511的管腳見表1，基本應(yīng)用如圖1（圖中為X9511/14掉電自動存儲滑動端位置的接法）。

?圖1 X9511基本應(yīng)用 　

?3 數(shù)字電位器在應(yīng)用中經(jīng)常遇到的問題 數(shù)字電位器在我國還是近幾年出現(xiàn)的新型器件，許多人在實際應(yīng)用中對其不夠了解，從而出現(xiàn)許多疑問，下面就經(jīng)常出現(xiàn)的三個問題略作探討。 按鈕控制的數(shù)字電位器常出現(xiàn)按鈕按下次數(shù)及輸出值與預(yù)測值不符。 數(shù)字電位器本身能夠承受的電流和電壓有限，需要擴(kuò)展。 在實際應(yīng)用中數(shù)字電位器的阻值范圍及分辨率不夠，需要擴(kuò)展。 3.1 按鈕控制數(shù)字電位器的防抖動和重復(fù)觸發(fā)問題 上面的第一個問題所說按鈕控制電位器的按鍵次數(shù)及輸出值與預(yù)測不符，通常是其中某一檔出現(xiàn)了重復(fù)觸發(fā)動作，自然其按鍵次數(shù)和輸出電位就會與預(yù)測值不符。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因常是用了面包板做試驗，或是使用了劣質(zhì)按鈕，造成接觸不良，線路噪聲加劇，或是人為按鈕動作不規(guī)范引起。 美國XICOR公司提供的按鈕式數(shù)字電位器的應(yīng)用電路，直接用按鈕來控制，就會有可能出現(xiàn)這些問題。X9511/14在其內(nèi)部集成 了40ms延時的去抖動電路， 要求輸入控制信號抖動時間短，信號有效時間在40ms～250ms之間，且在此期間不能出現(xiàn)干擾電平。但是由于實際應(yīng)用情況不可預(yù)測，無法避免輸入信號的抖動而造成輸出的重復(fù)動作（按鈕時間超過250ms也會造成輸出的重復(fù)動作），而這卻是許多人所不愿看到的。為了控制輸入信號的抖動和噪聲影響，在數(shù)字電位器的控制端加上觸發(fā)器，如圖2所示，試驗結(jié)果使輸出穩(wěn)定性有了較為明顯的提高，但仍要求按鈕動作干脆利落，且線路無干擾，最終表現(xiàn)在輸入信號干凈無波動，否則不能避免重復(fù)觸發(fā)。經(jīng)過多次改進(jìn)，圖3電路則較好地決了以上問題。在按鈕與控制輸入端之間，加上如圖3所示由一片與非門電路構(gòu)成的單穩(wěn)電路，具有成本低，電路簡單，可防止抖動，并不會使輸出重復(fù)動作的特點。?

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圖2 加防抖觸發(fā)器 圖3中按鈕K未動作時，控制端一定為穩(wěn)定的高電平，一旦按鈕按下，A點電位經(jīng)電容C1通過電阻R1放電，到74HC00的輸入低電平門限值，B點即為邏輯高，同時通過F點控制E點電平（D點原為高電平）翻轉(zhuǎn)為低，啟動X9511動作，此時由于電容C2電位不會立即變化，使D點保持原高電平不變，電容C2通過R2放電，經(jīng)過一個暫態(tài)時間后到達(dá)門電路低電平門限值，使E點恢復(fù)高電平。之后無論按鈕是否保持按下（使D點保持低），還是放開（F點為低），E點都將保持高電平狀態(tài)。在暫態(tài)期間，E點低電平被鎖定，即使電路在A點產(chǎn)生較強(qiáng)的電平抖動，也不會對輸出有任何影響。由于電路在暫態(tài)時間內(nèi)對噪聲具有的屏蔽作用，而控制端低電平時 。

圖3 加防抖單穩(wěn)態(tài)電路 間超過250ms，X9511/14的輸出將會有連續(xù)跳變。因此可以將R2值調(diào)整到使暫態(tài)時間控制在X9511不重復(fù)動作時間盡量長些的范圍內(nèi)（例如暫態(tài)時間可以在150ms～220ms之間），以屏蔽掉此期間可能有的噪聲干擾。R2、C2的值可按暫態(tài)時間T的公式得到。 T=(R2+R0)·C2·Ln[(Vol－Voh) / (Vol－Vth)] 式中R0為74HC00的輸出電阻； Vol為74HC00的低電平輸出電壓； Voh為74HC00的高電平輸出電壓； Vth為74HC00的高電平翻轉(zhuǎn)門限電壓 。