施密特触发基础知识|Schmitt触发如何工作?

在本教程中,我们将了解Schmitt Trigger,使用晶体管,操作AMP,Schmitt Trigger如何工作的一些基本实现以及很少的重要应用程序。在较早的教程中,我们已经看到如何将555计时器配置为Schmitt触发器

介绍

在开放循环模式下操作操作AMP时,在不使用反馈的情况下,例如,在基本的比较器电路中,操作AMP的非常大的开环增益将导致输入电压中最小的噪声到触发比较器。

如果比较器被用作零交叉检测器,则这种错误触发会导致很多问题。由于噪声的零交叉,而不是实际输入信号的零交叉,它可能给出了错误的指示。

为了避免在输出的高和低状态之间进行这种不必要的切换,使用了一个称为Schmitt Trigger的特殊电路,其中涉及积极的反馈。

什么是施密特触发器?

Schmitt Trigger是Otto Schmitt在1930年代初发明的。它是一个电子电路,在正面反馈的帮助下为输入输出过渡阈值增加了磁滞。磁滞在这里意味着它为上升和下降边缘提供了两个不同的阈值电压水平。

从本质上讲,施密特触发器是双稳定的多振动器,其输出无限期保留在任何一个稳定状态中。为了使输出从一个稳定状态更改为另一种状态,输入信号必须适当地更改(或触发)。

Schmitt触发器的这种可行操作需要一个带有正反馈(或再生反馈)的放大器,其循环增益大于一个。因此,施密特触发器也被称为再生比较器。

施密特触发输出的基础知识

例如,如果我们具有如上图所示的嘈杂输入信号,则施密特触发电路的两个阈值将正确确定脉冲。因此,施密特触发器的基本功能是将嘈杂的正方形,正弦,三角形或任何周期性信号转换为具有锋利的前线和尾随边缘的干净正方形脉冲。

Schmitt使用晶体管触发

如前所述,Schmitt触发器基本上是一个可靠的电路,其输出状态由输入信号控制。因此,它可以用作水平检测电路。以下电路显示了基于晶体管的Schmitt触发器的简单设计。

施密特触发晶体管的基础知识

即使该电路看起来像是典型的双振动器电路,但实际上是不同的,因为该电路缺少Q的收集器的耦合2输入Q1。Q的发射器1和问2相互连接并通过R接地e。另外,re充当反馈路径。

电路的操作

当v为零,q1截止和Q2饱和。结果,输出电压Vo低。如果vCE(星期六)假定为0,则跨R的电压e是(谁)给的:

(vCC* re) /(re+ rC2

该电压也是Q的发射器电压1。所以,对于q1要进行输入电压V必须大于发射器电压和0.7 V的总和,即

v= [(VCC* re) /(re+ rC2) + 0.7

当v大于该电压,Q1开始进行和Q2由于再生作用而被截止。结果,输出Vo变高。现在横跨R的电压e更改新价值,由以下方式给出:

(vCC* re) /(re+ rC1

晶体管q1只要输入电压V大于或等于以下内容:

v= [(VCC* re) /(re+ rC1) + 0.7

如果v低于此值,然后Q1由于Q的再生作用而出现饱和度,其余电路则运行1要截止和Q2饱和。

输出状态高和低取决于公式给出的输入电压水平:

[(vCC* re) /(re+ rC1) + 0.7

[(vCC* re) /(re+ rC2) + 0.7

施密特触发的转移特性表现出磁滞,并由下部跳闸点(下阈值电压)和上空跳动点(上阈值电压)控制。上尉和vUT

v上尉= [(VCC* re) /(re+ rC1) + 0.7

vUT= [(VCC* re) /(re+ rC2) + 0.7

施密特触发晶体管滞后的基础知识

通过更改r的值C1和rC2,可以控制滞后量,而R的值e可用于增加上阈值电压。

基于操作放大器的施密特触发电路

由于Schmitt触发电路本质上是带有正反馈的放大器,因此可以使用操作放大器或简单地实现此设置。根据应用输入的位置,基于操作的电路可以进一步分为反转和非反转施密特触发器。

施密特触发符号的基础知识

反转施密特触发电路

顾名思义,在反相Schmitt触发器中,将输入应用于运算放大器的反转端子。在这种模式下,产生的输出具有相反的极性。该输出应用于非反转端子,以确保积极的反馈。

施密特触发反相的基础知识

当v略大于V参考,输出变为-v坐着如果v稍小一点-v参考(比-v多参考),然后输出变为v坐着。因此,输出电压Vo要么在V坐着或-v坐着并且可以使用R控制这些状态变化的输入电压1和r2

V的值参考和-v参考可以表达如下:

v参考=(vo* r2) /(r1+ r2

vo= v坐着。因此,

v参考=(v坐着* r2) /(r1+ r2

-v参考=(vo* r2) /(r1+ r2

vo= -v坐着。因此,

-v参考=(-v坐着* r2) /(r1+ r2

参考电压v参考和-v参考称为上阈值电压VUT和较低的阈值电压V上尉。下图显示了输出电压与输入电压图。它也被称为施密特触发的传输特征。

施密特触发磁滞的基础知识

对于纯正弦输入信号,下图显示了反相Schmitt触发电路的输出。

施密特触发倒输出的基础知识

非反向施密特触发电路

进入无反向的施密特触发器,在这种情况下,输入应用于运算放大器的非反转输入终端。输出电压通过电阻r馈回非反转端子1

施密特触发不转变的基础知识

让我们假设最初,输出电压在V坐着。直到v变得少于V上尉,输出保持在此饱和度级别。一旦输入电压越过较低的阈值电压水平,输出将变为-v坐着

输出保持在此状态,直到输入升高超出上阈值电压为止。

以下图像显示了非反转施密特触发电路的传输特性。

施密特触发不转变滞后的基础知识

如果将纯正弦信号应用于输入,则输出信号看起来像这样。

施密特触发不转变输出的基础知识

申请

  • 施密特触发器的一种重要应用是将正弦波转换为方波。
  • 它们可用于消除比较器中的聊天率(这种现象是由于输入信号通过阈值区域挥动而产生多个输出过渡的现象)。
  • 它们还可以充当简单的开 /关控制器(例如,基于温度的开关)。

结论

Schmitt触发器的简单教程。您了解了什么是施密特触发器,它的基本电路使用晶体管,基于OP放大器的Schmitt触发器(反转和无转变)以及施密特触发的几个重要应用。

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