2022年D触发器在开关信号中的应 .pdf

D 触发器在开关信号中的应用 【摘要】应用 D 触发器 74HC74 在开关电路中，实现电位的保持和翻转。 【关键词】74HC74 干扰 在工控机（IPC ） 内加板数字信号控制卡控制输入输出信号时，数字信号控制卡可以识别外部按钮（按下后自动弹出） 信号输入。但IPC 控制程序为C+ 编写。程序对输入数字量的处理有查询周期，这样程序对按钮触碰动作的瞬间脉冲很难处理。详细点说就是按钮所在IPC 中的数字信号卡分配的数字量地址区程序不是每时每刻都去查询。程序需要设定一个寻址周期，这个周期我们写为200 毫秒，在人的感觉意识里已经很快了， 可按钮的接通瞬间却只有100 毫秒， 这样就会造成对按钮信号处理缺失， 程序不认为有按钮启动信号输入。 为了解决按钮触发的短脉冲输入程序不识别的问题。设计一个简单的电路， 通过 74HC08 （ 与门） 、74HC32 （ 或门） 、74HC74 （D 触发器）来加长按钮信号的脉宽。原理是通过 D 触发器把按钮启动的脉冲信号一直锁存为“1 ” 。IPC 寻检到按钮启动信号 “1 ” 开始程序动作， 同时发出 reset 信号将 D 触发器恢复原来状态等待下次按钮启动信号的来临。 电路原理图: 图 1 74HC74 为双路 D 触发器， 数据表如下： 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 3 页 - - - - - - - - - 图 1 中 PR 、 CL 接 5V （H ） ， Q 非与 D 相连， 初始状态 Q 为 0 ， D为 1 （H ） ，当按钮接通， 通过门电路使得CLK 有上升沿脉冲，Q 输出信号番转为1 （H ） ，start signal 状态由0 变为 1 实现翻转， 按钮信号输出。此时Q 为 1 ，Q 非为0 ， 则 D 为 0 （L） ， 按钮信号IPC 程序识别后输出reset signal 为低电平 0 （L） ，CLK 迎来第二个脉冲上升沿，D （L）则Q 输出 0（L）原状态恢复。在每按一次按钮循环一次这个过程。 此电路可以实现对按钮脉冲信号锁存的功能， 应对IPC 程序地址扫描周期。但在实际应用中却发现一些问题。当其他用电器与设备（ 应用该按钮转换PCB 的设备） 用一个插排供电时， 其他用电器（ 电钻、吸尘器等） 启动瞬间， 在按钮没有按的前提下， 该按钮转换 PCB 已经有 start signal 输出信号， IPC 程序便开始运行。在用电器开启的瞬间干扰已经形成输出信号。 分析问题原因首先采用了设备进线电源增加滤波器的方法， 进线电源AC220V 10A ， 安装AC220V10A 滤波器。现象有些缓解， 出现次数少了一些， 但没有从根本上解决问题。 在此期间用示波器监测5V 部分的电压波动， 在其他设备开启的瞬间可以有 2 倍的电压跃变。 于是在 5V 电源前端增加直流滤波器， 电压瞬间跃变已经变为 1 倍， 脉宽变小，但问题仍未得到解决。在IC 元件应用上参看了IC 器件应用的例子， 发现几个问题： 1、IC 器件需要加旁路、去耦电容 2、PCB 电源和信号的布线要符合规则电源、地线的考虑不周到而引起的干扰，会使产品的性能下降，有时甚至影响到产品的成功率。所以对电、地线的布线要认真对待，把电、地线所产生的噪音干扰降到最低限度，以保证产品的质量。 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 3 页 - - - - - - - - - 对每个从事电子产品设计的工程人员来说都明白地线与电源线之间噪音所产生的原因， 现只对降低式抑制噪音作以表述： 众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容。 尽量加宽电源、 地线宽度， 最好是地线比电源线宽， 它们的关系是：地线 电源线 信号线， 通常信号线宽为： 0.20.3mm, 最经细宽度可达0.050.07mm, 电源线为1.22.5 mm 。 关键信号线最短; 高电压、 大电流信号与小电流， 低电压的弱信号完全分开; 模拟信号与数字信号分开； 高频信号与低频信号分开；高频元器件的间隔要充分。3、光耦（TLP521 ）5V 与24V 要隔离 光耦本身就是隔离器件， 把连接光耦的5V 和 24V 地连在一起，没有用出光耦的作用，同时会引起一些干扰。于是对电路进行改进，原理图修改如下： 在图 2 中增加旁路、去耦电容， 同时将PCB电路的布线更改， 电源和信号分开， 铺地抗干扰。 经过改进该电路解决了干扰问题。 综上所述，在数字电路设计过程中，抗干扰是一个非常重要的问题。尤其是在对电源和地的处理上， 更要注意，避免不合理的布局和连接导致不稳定信号发生。对新的设计一定要反复实验， 验证设计合理性。D 触发器74HC74 是 CMOS 类型的IC 相对稳定， 在电路设计过程中要做好信号保护， 旁路、去耦电容的设计不可或缺。 参考文献 1 李东生.Protel DXP 电路设计教程. 电子工业出版社,2003 ( 作者单位系 1 沈阳芯源微电子设备有限公司2 中国有色（ 沈阳）冶金机械有限公司) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 3 页 - - - - - - - - -