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开关弹跳和其他肮脏的小秘密
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2022-11-18
王强
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开关可以做一些非常奇怪的事情。大多数工程师在将开关或继电器连接到数字系统后不久就知道了这个肮脏的小秘密。在数字系统的时间尺度上，开关不会干净利落。相反，由于老化、操作惯性、机械设计和开关接触表面的微观条件等影响，典型的开关会在打开或关闭所需的几十毫秒内进行多次转换。通常称为“开关反弹”，这种行为是生活中不可避免的事实。开关可以做一些非常奇怪的事情。大多数工程师在将开关或继电器连接到数字系统后不久就知道了这个肮脏的小秘密。在数字系统的时间尺度上，开关不会干净利落。相反，由于老化、操作惯性、机械设计和开关接触表面的微观条件等影响，典型的开关会在打开或关闭所需的几十毫秒内进行多次转换。通常称为“开关反弹”，这种行为是生活中不可避免的事实。将标准开关连接到数字计数电路后，您可以观察到打开时的几次计数和关闭时的几次计数（将标准开关连接到数字计数电路后，您可以观察到打开时的几次计数和关闭时的几次计数（图 1图 1和和22). 这种不稳定的行为会对数据造成严重破坏，因为从长远来看，准确的计数不一定会重复。开关弹跳在不同单元之间、批次之间甚至在单个开关的整个生命周期内都不一致。薄膜开关和一些其他类型的开关在新时似乎不会弹跳，但所有机械开关有时都会弹跳。没有什么可以确保相同类型的另一个开关会以相同的方式工作，或者特定的开关会随着时间的推移保持无弹跳。). 这种不稳定的行为会对数据造成严重破坏，因为从长远来看，准确的计数不一定会重复。开关弹跳在不同单元之间、批次之间甚至在单个开关的整个生命周期内都不一致。薄膜开关和一些其他类型的开关在新时似乎不会弹跳，但所有机械开关有时都会弹跳。没有什么可以确保相同类型的另一个开关会以相同的方式工作，或者特定的开关会随着时间的推移保持无弹跳。图 1. 小型按钮开关的上升沿开关弹跳显示了大约 5 毫秒的弹跳间隔，其中包括 10 次转换。就像弹跳球一样，开关动作频率向右增加。图 1. 小型按钮开关的上升沿开关弹跳显示了大约 5 毫秒的弹跳间隔，其中包括 10 次转换。就像弹跳球一样，开关动作频率向右增加。图 2. 另一个上升沿开关弹跳（对于 5A 触点继电器）显示了大约 5.5 毫秒的弹跳间隔，其中包括 20 个全振幅转换和一些较小的转换。图 2. 另一个上升沿开关弹跳（对于 5A 触点继电器）显示了大约 5.5 毫秒的弹跳间隔，其中包括 20 个全振幅转换和一些较小的转换。除了弹跳，开关和数字系统还有其他烦人的习惯。例如，当您在嘈杂的工业环境中运行开关布线时，会发生奇怪的事情。根据定义，开路开关具有高阻抗，因此干扰信号很容易应对。任何电容或电感耦合到开关接线的噪声脉冲都可能导致幻象开关闭合。除了弹跳，开关和数字系统还有其他烦人的习惯。例如，当您在嘈杂的工业环境中运行开关布线时，会发生奇怪的事情。
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