关于机械键盘构造之二极管

可乐

偶尔看到一些高档的机械键盘的轴底部带有二极管而有些就不带。不知道这些二极管究竟是起什么作用的？也不知道这些二极管是轴出厂的时候就带有的还是后来生产键盘的厂家自己加上去的。如果吧一个不带二极管的轴放到带二极管轴的键盘主板上会不会导致轴无法工作？最后现在市面上流行的机械键盘比如 cherry.plum,plu.....等等那些有那些没有二极管呢？不知道那位大侠可以解答。提前鸣谢跟帖。

rsbsoccer

+二极管 就为了做成按键0冲突

rosicky311

现在的机械键盘无冲突更多的是通过加这个二极管来实现的~
可以说 你看到的 有NKEY功能的 现在看都是有的~
比如FILCO的NKEY系列 PLUM的NKEY系列  STEEL  7G  CHERRY3494
18XX系列的几款也号称无冲突 应该也用了这个技术 但因为没有配套的转接口 所以比较尴尬~~

PS：无冲突功能的实现不只这一种方法 不过其他方法我不太知道~等该高人~

qingqing913

FILCO的NKEY系列 是贴片的二极管
PLUM的NKEY和CHERRY3494 是内置在开关上的二极管
电路设计的原理是一样的，据我所知目前的无冲突就是这一种设计。

DEBUG

我对键盘控制电路不是很在行，简单从原理上来讲一讲实现键盘无冲突的原理吧，具体电路实现就不在行了。
此前一个帖子里我发过一个设问，“为什么机械键盘和电容键盘可以设计成全键盘无冲突，而薄膜键盘就不可以？”，后来没有人回答。其实理解了这个问题就对无冲突设计有充分的认识了。
机械键盘的机械开关和薄膜键盘的薄膜接触式开关，本质上在电路方面是一致的。机械/电容式键盘可以实现无冲突的根本原因是它的PCB基板。
对于编码键盘，它所需要的线路规模远远高于非编码键盘，至少高过3-4倍以上。薄膜式键盘在电路结构上最大的缺陷其实在于薄膜电路只能做成双层电路，不可能容纳更多的线路。而PCB由于是多层结构，所以可以在PCB上设计更为复杂的线路。这是传统的编码式机械/电容键盘可以实现无冲突的原理。相对来说，薄膜式键盘在100多键这个规模上，基本是无望做成编码式的。RealForce其实就是编码式键盘，看它PCB那一堆过孔就知道其线路有多复杂了，编码式控制原理才是它无冲突的原因，和电容式触发没关系，它的成本高昂，本质上也不是因为电容式触发，而是因为是编码式键盘的原因。
但是现在的键盘，依然使用编码式结构的非常罕见。包括CHERRY在内，其实基本都是非编码式。这种键盘实现无冲突是依据的另一种原理。
CHERRY轴内的二极管，是和开关串联的，这样带有二级管的轴，实际是单向导电的。这样对于键盘扫描信号来说，只有在一半的信号周期内，信号才会导通。这样通过不同的线路排布，可以让正常非编码式键盘表格里存在冲突的两个按键对应的信号导通时间落在不同的半周里，控制芯片就可以将这两个按键区分开了，当然按键“表”里也要相应调整。其实一定意义上可以理解为为按键除原有的两条信号线外，添加了第三个识别信号。
当然这样的结构其实也依然需要比薄膜键盘更复杂的线路，所以也依然需要用PCB基板作为线路基础。但比编码式的结构要简单得多。这样设计的目的是统一结构，节省成本。无论全键盘无冲突还是非全键盘无冲突的产品，都可以使用一样的设计，使用不同的开关就可以了（使用短路线的机械轴，本质上就是一个普通开关，原理和薄膜开关一致，是不具有无冲突的能力的。两种轴是否能互换，取决于扫描电路的设计，如果是同一系列，控制芯片设计一致的话，是可以互换的，反之不确定）。
所有这些无冲突设计，都以较为复杂的线路结构为基础，所以都需要PCB作为电路基础，这是薄膜电路做不到的。迄今，还不记得有确凿的肯定做到了全键无冲突的薄膜键盘。
至于USB和PS/2接口和无冲突的关系，是因为USB接口和PS/2接口的键盘编码协议不同，键盘接口协议是串行协议，即便是同时按下的按键，其实也是反复轮流重复发送N个按键的编码。在这种情况下，USB接口的键盘编码协议不能实现在同时传输数十个编码时的准确区分。
以上大致原理如此，我对键盘控制电路设计不在行，细节可能有出入，还待纠错。

rosicky311

原帖由 DEBUG 于 2009-4-1 10:34 发表
我对键盘控制电路不是很在行，简单从原理上来讲一讲实现键盘无冲突的原理吧，具体电路实现就不在行了。
此前一个帖子里我发过一个设问，“为什么机械键盘和电容键盘可以设计成全键盘无冲突，而薄膜键盘就不可以？” ...

我就等你呢 哈哈 仔细拜读了两遍 关于薄膜的无冲突 已经有了 混沌前几天发的帖子~
http://www.wuji.org.cn/bbs/thread-55712-1-1.html

这里也提到了现在无冲突的实现 编码 OR 二极管设计~

DEBUG

对那款键盘，持保留态度。导电橡胶式和薄膜接触式只是触发设计的不同，电路结构没有区别。双面线路单薄膜，本质上还是两层线路，要实现全键无冲突在原理上虽个人不敢说一定不行，但非常困难，从那键盘的线路上，看不出这意思。
而且这种双面线路薄膜的结构，说实话从可靠性角度说不高明，还不如老老实实用PCB。
RealForce就是编码式原理，不是什么第三种原理。静电电容式只是触发机构的工作原理，和键盘编码原理没关系。
如果全键盘无冲突不是厂家声称的而是那兄弟自己测出来的，不妨建议他多测试一下，10个按键以上无冲突和全键盘无冲突在表现上不易分辨但实现难度上天壤之别，这个没有经过充分测试不好下断言的。

DEBUG

顺便说一句，发现很多人的基础知识实在成问题——提到RealForce，好多人也“薄膜薄膜”的，键盘所谓的薄膜指的是薄膜印刷电路而非那张橡胶弹簧！RealForce有个X薄膜……这种橡胶弹簧结构在行业内没有标准的技术名词，一般俗称“胶碗”，和“火山口”一样，是工厂里的通称，并非写入书里的正式名词。

曾经的金环蛇

debug果然厉害
PS：六年前的电脑高手我还记得，16开本的

DEBUG

规范的说，一个键盘的设计是需要分成以下各项子系统的，子系统的非常规组合也就诞生了各种设计特异的键盘。
一、外观造型设计，这个不用说，外观、颜色、人体工学、防水等等。
二、附加功能设计，各种多媒体、网络、HUB等等附属功能，这个基本属于主设计之外的部分，和基础设计无关。
三、材质工艺，用料、印刷工艺、表面处理工艺等等。
四、支撑系统设计，按键的支撑滑动结构，例如轴支撑式（机械、电容键盘的轴），泛火山口类（含狭义的火山口式、IBM的坐曲式、笔记本兴起的悬浮式等，统归轨道滑动式），支架支撑式（各种泛剪刀脚结构）等等。
五、弹性反馈机制设计，按键弹力手感的主要提供者，如机械键盘和机械薄膜键盘的机械弹簧式、IBM的坐曲式、薄膜键盘常见的胶碗式、复合式（例如REALFORCE、BTC的电容键盘。但在这几款键盘里，金属弹簧虽然参与手感反馈，但只是次要作用，其主要作用是为电容压力传感器提供支撑力，这是为什么这几款键盘不约而同采用复合弹力机制的原因）。
六、触发机制，表明按键联通信号的设计。主要有泛开关式（含机械开关式、薄膜开关式、导电橡胶式等等，原理各异，但在电路上都是一个简单单刀开关）、电容压力传感式、霍尔式（电阻压力传感式，现在已经没有了）。
七、按键线路及电路基板设计，含编码式、非编码式两种类型，基板又分为PCB基板和薄膜印刷基板两类，非编码式远远复杂得多，所以必须采用PCB而不能使用薄膜印刷电路。
八、电路支撑结构设计，钢板及其他支撑结构、电路防水设计等。
九、按键扫描设计，键盘控制电路按照不同的扫描规则扫描按键线路，按键冲突等都是由其工作方式+线路设计决定的。
十、按键编码及接口电路，按照接口的相应接口协议编码键盘输出编码，USB和PS/2键盘表现的不同由这里决定。AT口可以直接转接成PS/2，PS/2却必须通过芯片桥接才能转成USB，也是因为接口协议的问题。
以上这十个设计子系统，相互之间并没有必然的关联。但发现很多人都理解的一塌糊涂，甚至包括一些设计师在内。