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一款有争议的可控硅智力抢答器

一款抢答器的质疑(2002-5-20)

某刊不久前刊出《两款电路更简洁的可控硅智力抢答器》一文,文中介绍了两款抢答器及其工作原理,笔者认为该文设计欠妥,且分析阐述也有错误之处。现以该文图1所示电路(见附图)为例,分析如下。

 

接通电源开关KB后,LED0发光。抢答器各路按键SBX按动前,因可控硅VS1~VSn均关断,VT无触发电流而截止。此时A点电压约4V,B点电压为0V,音乐门铃IC无工作电源,电路处于等待状态。当按动任一路抢答按键(如SB1)后,VS1触发导通,在LED1发光的同时,B点电压升至3.2V左右,VT饱和导通将R2和LED0短路,LED0熄灭,同时为IC提供工作电源,扬声器发声。此时A点电压降至近0V,即使按下其它按键也不能触发相应的可控硅。
由于任一路VS1导通都使B点升至3.2V左右,如果此时*先按下的某路按键(如SB1)还未松开,另有一路按键(如SB2)被按下,那么VS1的控制极电压(3.2+0.6V)势必通过SB2将VS2也触发导通,使LED2发光造成无法判断,为防止此现象的发生,电路在各路触发支路中均串联了一只隔离二极管。
笔者认为该设计及其电路原理阐述存在以下问题。图中的三极管VT在饱和导通前,即A点电压没有降至不能触发其它可控硅之前,按动任何一路按键都可以使对应的可控硅触发,按钮开关上串联的二极管D1~Dn不能产生什么"隔离"作用!
实际上,D1~Dn在该设计中仅起到提高可控硅触发电平的作用。如果原可控硅的触发电平为VO,则串入二极管后的触发电平变为VO+VD(VD一般为0.6~0.7V),假设可控硅原来需1V电压触发,串入二极管后则变成1.6V左右电压才能触发该可控硅,其结果是降低了可控硅的触发灵敏度,但提高了电路的抗干扰能力。
由于D1~Dn没有"隔离"作用,电路中也没有抢答器必须采取的其它支路抢答封锁措施,而是仅靠三极管VT饱和导通,降低A点电压--实际只有在A点电压下降到VO+VD=1.6V以下时,按动其它支路抢答按键时才会失去作用。
因此,该抢答器有可能出现多路同时接通的现象,当然也会出现误判现象。例如,假设SB1首先被按下,SB2稍迟一些被按下,本应VS1首先被触发,同时禁止稍后的VS2(或其它可控硅)再被触发,但该电路不具备此项功能,D1、D2等并没有所谓的"隔离"作用。此外,若可控硅VS2的触发性能比VS1好(由于元器件参数的离散性,这是常见现象),那么,虽然SB2稍后一点按下,VS2却会比VS1抢先触发!
当然,在VT导通、并在A点电压下降至1.6V以下后,这种"竞争"和"误判"现象可以避免,在此之前(即使仅有抢答时经常发生的霎那时刻)此现象将一直存在,这是原电路设计的*大败笔。此外,由于上述原因,原电路对VT的要求应十分严格,首先要求上升时间特别短,其次要求饱和压降尽可能地低;原电路还应严格挑选可控硅、二极管等元器件,它们的各种性能应该完全一致。







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