去抖电路中的电容器如何工作？

在以下电路上（一个反跳按钮使LED点亮）：

^{模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

我试图了解为什么LED不会亮起，因为电容器看起来像是绕过了开关。当电容器装满时，它不传输/导电吗？

您会注意到我是一个初学者，但是在阅读了20个小时的各种教程之后，我仍然无法真正找到非常简单的东西。完整的电容器与简单的电线有何不同？如果我用电线代替电容器代替了电容器，则指示灯将始终亮着。

编辑：有人指出，去抖电路没有任何意义（电压差等），这是我第二次尝试使之更有意义。R5和R6可以相同，但是我认为将它们分开将有助于为每个组件保留一份工作。

这不是一个好的去抖动电路。

一个问题是（至少在理想情况下）开关及其连接线的电阻为零。这意味着当开关闭合时，电容器将立即放电。（实际上，如果电容器上有足够高的电压并且具有足够高的容量，这种快速放电甚至可能对开关触点或布线也不利。）

电容式开关去抖动应在开关处于一种状态时缓慢地给电容器充电，而在另一种状态时使电容器缓慢地放电。RC常数不必相同，但应为非零值。该电路具有控制电容器充电的电阻器。它只需要在开关回路中使用一个电阻器就可以正常放电。

$t = 0$

$t = 0$$t = 0$

这里的最后一个考虑是电路仅点亮一个LED，因此开关弹跳基本上是没有意义的，除非LED闪烁在某个光学检测器上，在该探测器中开关弹跳会变成信号中的毛刺。如果LED的工作只是提供漂亮的灯光，那么您的眼睛甚至不会足够快地看到开关弹跳。

这是电路的时域仿真（将V1更改为3V之后）。绘制的是LED电流。重要提示：“跳过初始”参数设置为“是”，因此我们可以看到当电容器最初为空且电压源通电至3V时会发生什么。开关处于打开状态时，一切都是如此。

如您所见，电流通过LED浪涌，然后消失。如果您的意图是由操作员通过按钮严格控制LED，那么您的设计就不会实现您的意图。

关于下面的评论，假设目标是实际驱动微控制器引脚（所有以5V运行）。首先，我们可以在没有任何电容的情况下做到这一点，并通过以合理的低采样率对引脚进行采样来处理软件中的抖动。

^{模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

开关断开时，输出通过下拉电阻器拉至0V。当我们闭合开关时，电阻器顶部的电压上升到5V。该输出可以视为信号。我们对信号的低频成分感兴趣：相对较慢的开关按下。我们要拒绝高频，例如开关弹跳。为此，我们可以添加一个无源单极RC低通滤波器：

^{模拟该电路}

现在，当开关闭合时，电压随着电容器充电而逐渐升高。您可以在时域仿真中看到这一点：

当开关断开时，电容器将通过R1和R1放电，使电压逐渐降回零。电容器基本上遵循R1的电压，但是由于必须通过R1充电以及通过R1和R2放电而有所滞后。（请注意，放电速度是充电速度的两倍！）

微处理器的输入端以高阻抗感测电压，因此我们可以忽略其负载效应，甚至不会在图中显示它。对于LED，我们不能这样做，因为它需要电路必须提供的电流。电流流经我们的电阻器并产生电压，这是我们必须考虑的：换句话说，它具有“负载效应”。

如果我们将输出馈送到施密特触发器，则这种电路的效果会更好。施密特触发器是一种用于数字信号的缓冲器，具有类似于温度计的滞后性。超过某个高输入阈值时，其输出变为高电平；而超过另一个低阈值时，其输出则变为低电平。例如，当输入电压高于3.5伏时，它可能会变高；而当输入电压低于1.5伏时，它可能会变低。

因此，即使电容器允许通过一些噪声，该噪声仍可能导致在输入阈值的交点附近发生一些小的来回翻转，施密特触发器仍会拒绝这种噪声。

假设我们要用电容器对LED进行反跳？问题在于，由于需要向LED提供电流，因此电阻最终变得太低。如果我们只使用相同的电路，并且使电阻更小（而电容器却增大相同的倍数），那么最终会浪费功率。做到这一点的方法是使用一个小信号环路来处理开关，并对其去抖动，然后使用电压来控制将电流倾泻到LED中的晶体管。

尽管对LED进行反跳可能没有用，但是如果我们使电阻和/或电容器足够大，我们可以获得良好的行为：按下并按住按钮时，LED的指示灯会逐渐褪色，而在释放按钮时，LED的指示灯会逐渐褪色。

^{模拟该电路}

这与以前的电路相同：“输出到微控制器”节点现在连接到n沟道MOSFET的基极，后者将电流驱动到LED。MOSFET“缓冲” LED驱动的去抖逻辑。去抖电路不会受到LED的低阻抗的干扰，并且去抖电路中的高阻抗不会使LED电流不足。

之所以会出现这种效果，是因为在稳定状态下，电容器有效地阻止了直流电压中的任何电流。通过理解方程式可以看出

i = C *（dV / dt）

在DC时，差分项为0，因此电流为0。因此，通过电容器的电流在稳定状态下将为零。

如果您认为这是理所当然的，那么该电路为何起作用应该是很明显的。如果您想提供更多细节，那么该视频可能会比我的描述更好地演示电容器的物理原理，如何产生上述结果。

出于许多目的，电容器可以被认为是非常小的可再充电电池。它只会在充电或放电时通过电流。

大多数LED至少需要2伏特才能点亮-为了使电路完全正常工作，电压源至少应为3伏特。然后，当电容器打开时，打开开关后，您可能会看到LED继续发光一秒钟。

"When the capacitor is full, it doesn't transmit/conduct electricity"

是。它不是电线，而是（如符号所示）两个平行的板紧靠在一起。