关于模拟电路中的按钮自锁开关

开关是一种应用十分广泛的器件，不少电器设备采用单按键按钮自锁开关，按一下电源接通并保持自锁状态，再按一下则断开电源，解锁复位到初始状态。虽然按钮自锁开关结构简单，便于安装，但也存在自锁机械装置存在磨损，影响其寿命的问题。这里我们用一个D触发器4013来构成自锁开关，电路原理图如图所示。

当按动一次开关S1时，都可以控制D触发器翻转一次，接在输出端的红色、绿色LED发光二极管交替闪亮一次。电路的实质是用D触发器构成一个双稳态开关电路。当接通电源时，U1的输出端Q1为高电平，红色LED1点亮，!Q1(!Q1上加个横线)为低电平，绿色LED2熄灭，!Q1端的低电平经过电阻R3、延时电容C2加到数据端D1上，使其也处于低电平状态。

当按下开关S1时，U1的第3脚（CP1端）与电源正极相通，CP1端由低电平上升到高电平，触发器翻转，由于在时钟脉冲信号上升沿到来之时，数据端D1正处于低电平状态，触发器翻转到低电平状态，即Q1变为低电平，!Q1变为高电平，红色LED1熄灭，绿色LED2点亮。

当松开S1时，尽管电源向电容C1充电，在电阻R1上产生正向脉冲电流，但由于R1的阻值比较小，产生的脉宽时间小于D触发器维持翻转所需的时间，因而触发器保持按下开关的状态。正是利用这一点，避免了因机械开关触点抖动而造成的误触现象。

当S1再次按下时，产生上升沿时钟信号，这时U1的D1端（第5脚）为高电平，D触发器翻转到高电平，红色LED1点亮，绿色LED2熄灭，由R3、C2组成RC延时电路，使触发器翻转延时，以避免开关S1按键触点反弹时的抖动，从而造成触发器多次翻转。