图1为某仪器按键电路原理图,按键安装在仪器面板上,通过导线连接到主控板上,按键的一端接上拉电阻并连接后续电路,按键的另一端接地,当按键没有按下时,按键输出高电平,当按键按下时,按键输出低电平。图2为加上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为连接按键导线的电阻,l为导线电感,c0为导线对地电容,cf为滤波电容,cp为按键后续电路的输入电容,ri为按键后续电路的输入阻抗,r为上拉电阻,vcc为电源电压,u为按键消抖电路的输出电压。
图3按键消抖电路的电路模型
当按键闭合时,其等效电路模型如图4所示。当按键断开时,其等效电路模型如图5所示。
设某一时刻按键合上,在此之前按键断开,整个电路处于稳态,即各个电容和电感上没有电流流动。此时输出电压u=u0=vcc×r(r+ri)。则根据图4整个电路可列出以下微分方程:
图4按键闭合时等效电路模型
图5按键断开时等效电路模型
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。对式(1)、式(2)进行拉普拉斯变换后可得:
将上式运用留数定理分解可得:
设某一时刻按键断开,在此之前按键闭合,整个电路处于稳态,即各个电容和电感上没有电流流动。此时输出电压u=u0=vcc×rir0(rri+r0ri+rr0)。根据图5可列出以下微分方程: