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上一篇聊了CD4069触摸开关的“电容漏电”误区，今天接上篇，聊聊我前几天特意用示波器抓到的那个“锯齿波形”。
在咱们的实验指导书里，重点给大家盘了逻辑关系和理论计算（比如E2充放电时间常数是4.7秒）。理论上，它应该是一条平滑的直线。但我在实测中却发现波形像锯齿一样来回振荡。
为了搞清楚这个现象，我特意做了一个对照实验：用 1M 的电阻箱代替手指去触发。结果发现，用电阻箱触发时波形极其平滑，根本没有锯齿波。
这就说明，锯齿波不是电路静态时自己产生的，而是在输出已经开始翻转、手指又刚好停留在触摸片上的瞬间产生的。我结合示波器实测截图（见图1），给大家补充几点指导书之外的实操干货：
第一，手指引入的分布电容引发了“张弛振荡”。
当手触摸时，不仅有电阻，还有极大的分布电容（相当于天线）。此时E2的放电与Z1的输出通过R9的充电产生冲突。从示波器光标测量可以看出，翻转电平卡在 1.96V 到 2.70V 之间。这正是 CMOS 反相器的“翻转死区”。因为手一直没离开，电路在这个阈值附近疯狂徘徊。看光标数据，两处电平下降的时间间隔大约是 1.28秒，这刚好对应了正反馈网络
（R10×C2=1.32秒）的时间常数。
第二，手指接触时间必须远小于正反馈时间常数。
这也是给新手的一个实操建议：摸一下就得松手。如果手指一直按着，E2电压的起伏幅度一旦超过翻转阈值，电路就会在触摸期间疯狂翻转，这就是很多人抱怨“手一碰灯乱闪”的根本原因。
第三，关于手指电阻的“分压效应”。
这是一个容易被忽略的细节：人体电阻（1k~1MΩ）和正反馈网络里的6MΩ电阻构成了串联分压关系（见图2手绘图，箭头处为手指等效电阻）。手指越干、电阻越大，Z1输入端分到的电压越小，爬升到翻转阈值需要的时间就越长，E2电压下降的幅度就越大（锯齿越深）。当然，如果阻值大到一定程度，放电电流太小，可能就触发不了翻转了。
总结：
高阻抗的CMOS电路对探头和人体感应极其敏感。初学者不要一上来就用示波器，容易被波形骗了。先用万用表看LED亮灭，把逻辑盘清楚。等有经验了，再上示波器去深挖这些干扰现象。
大家在测高阻抗电路时，有没有被示波器探头坑过？欢迎探讨。 |
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