一款抢答器的质疑

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,如果此时最先按下的某路按键(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,这是原电路设计的最大败笔。 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。
重庆 奚龙发文
(作者在分析原电路设计存在不足后给出了改进电路,本报将于下期本版刊出,欢迎读者阅读完后参加讨论。编者注)

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