Schmitt trigger - pangkalahatang view

Sa panahon ng disenyo ng pulse circuit, ang developer ay maaaring mangailangan ng isang aparato ng threshold na maaaring makabuo ng isang purong hugis-parihaba na signal na may ilang mga halaga ng mataas at mababang antas ng boltahe mula sa input signal ng isang hindi hugis-parihaba na hugis (halimbawa, sawtooth o sinusoidal).

Ang Schmitt trigger, isang circuit na may isang pares ng mga matatag na estado ng output, na sa ilalim ng pagkilos ng signal ng input, palitan ang bawat isa sa isang jump, magkasya nang maayos, iyon ay, ang output ay isang hugis-parihaba na signal.

Ang isang tampok na katangian ng trigger ng Schmitt ay ang pagkakaroon ng isang tiyak na saklaw sa pagitan ng mga antas ng boltahe para sa signal signal, kapag ang output boltahe ng input signal ay nakabukas sa output ng trigger na ito mula sa isang mababang antas sa isang mataas at kabaligtaran.

Ang pag-aari na ito ng Schmitt trigger ay tinatawag na hysteresis, at ang bahagi ng katangian sa pagitan ng mga halaga ng input ng threshold ay tinatawag na rehiyon ng hysteresis. Ang pagkakaiba sa pagitan ng mga pang-itaas at mas mababang mga halaga ng threshold para sa input ng Schmitt trigger ay tumutukoy sa lapad ng rehiyon ng hysteresis, na nagsisilbing isang sukatan ng pagiging sensitibo ng trigger. Ang mas malawak na rehiyon ng hysteresis - ang hindi gaanong sensitibo sa trigger ng Schmitt, mas makitid ang rehiyon ng hysteresis - mas mataas ang sensitivity nito.

Ang mga trigmaker ng Schmitt ay magagamit sa anyo ng mga dalubhasang microcircuits, kung saan matatagpuan ang maraming magkahiwalay na mga nag-trigger sa loob ng isang pabahay. Ang nasabing mga microcircuits ay may isang tiyak na normal na paglipat ng threshold, at bigyan ang mga matarik na prutas sa output, sa kabila ng input signal na malayo sa isang hugis-parihaba na hugis. Bilang karagdagan, ang Schmitt trigger ay maaari ding itayo batay sa mga lohikal na elemento, kung saan ang pagkakataon ang nag-develop ay may pagkakataon na tumpak na itakda at ayusin ang lapad ng rehiyon ng hysteresis ng kanyang aparato ng threshold.

Bigyang-pansin ang figure, at mas maingat na isaalang-alang ang prinsipyo ng Schmitt trigger.

Narito ang isang eskematiko na paglalarawan ng isang elemento ng pag-trigger, pati na rin ang mga katangian ng paglilipat at oras. Tulad ng nakikita mo, kapag ang antas ng input signal Uin ay mas mababa kaysa sa mas mababang threshold Ufor.n, ang Schmitt trigger output ay mayroon ding, nang naaayon, isang mababang antas ng boltahe U0 malapit sa zero.

Sa proseso ng pagtaas ng boltahe ng input signal Uin, ang halaga nito ay unang umabot sa mas mababang hangganan ng rehiyon ng hysteresis Uпор.н, ang mas mababang threshold, habang ang output, tulad ng dati, ay hindi nagbabago. At kahit na ang boltahe ng input ay pumapasok sa rehiyon ng hysteresis, at sa loob ng ilang oras ay nasa loob nito, kung gayon walang mangyayari sa output - ang output ay mababa pa rin ang antas ng boltahe ng U0.

Ngunit sa sandaling ang antas ng boltahe ng input Uin ay inihambing sa itaas na threshold ng hysteresis region Ufor.in (lugar ng pagtugon), ang output ng pag-trigger ay tumalon sa estado ng isang mataas na antas ng boltahe U1. Kung ang input boltahe ng Uin ay patuloy na tataas (sa loob ng mga limitasyong pinapayagan para sa microcircuit), ang output boltahe Uout ay hindi na magbabago, dahil ang isa sa dalawang matatag na estado ay naabot - isang mataas na antas ng U1.

Ngayon, sabihin natin na ang boltahe ng input ay nagsimulang bumaba. Kapag bumalik sa rehiyon ng hysteresis, walang mga pagbabago sa output; ang antas ay mataas pa rin ang U1. Ngunit sa sandaling ang boltahe ng signal ng pag-input Ang Uin ay katumbas ng mas mababang hangganan ng hysteresis na rehiyon Uпн.н - ang output ng Schmitt trigger ay tumalon sa estado na may mababang antas ng boltahe U0. Ang gawain ng trigger ng Schmitt ay batay dito.

Minsan ang mga nag-trigger ng Schmitt ay napatunayan na maging kapaki-pakinabang, kung saan ang elemento ng lohika na "I" ay ipinatupad sa loob ng microcircuit, at ang inverter na "HINDI" ay na-install sa output (Schmitt inverting trigger).Sa kasong ito, ang katangian ng paglipat ay titingnan sa iba pang paraan: kapag ang boltahe ay lumampas sa itaas na hangganan ng rehiyon ng hysteresis, isang mababang antas ay lilitaw sa output ng Schmitt trigger, at kapag bumalik ito sa ibaba ng rehiyon ng hysteresis, isang mataas na antas ang lilitaw sa output. Ito ay praktikal na elemento ng AT-HINDI na may hysteresis.

Ang Schmitt trigger ay maaaring tipunin at sa isang pagpapatakbo ng amplifier (op amp). Tingnan natin ang isa sa mga pagpipilian para sa pagpapatupad nito sa mga pangkalahatang term. Ang pag-iikot ng input ng op-amp ay saligan, at ang signal ng input ay pinakain sa pamamagitan ng risistor R1 sa di-pag-iikot na input ng op-amp. Ang output ng op-amp kasama ang chain ng feedback sa pamamagitan ng risistor R2 ay konektado sa di-pagbabalik-loob na input ng op-amp. Ang rektanggulo ng boltahe ay tinanggal mula sa output ng op amp.

Ang boltahe sa output ng amplifier ng pagpapatakbo ay ayon sa kaugalian na tinutukoy ng formula Uout = K * Ua. Karaniwan ang Uout.max ay katumbas ng boltahe ng sup-amp ng sup-amp (hayaan nating ipahiwatig ito sa pamamagitan ng beech E), at ang K ay ang pakinabang ng opamp, ito ay nasa pagkakasunud-sunod ng 1,000,000. Ang output boltahe ay maaaring mag-iba mula sa + E hanggang -E. Dito hindi tayo pupunta sa mga partikular na detalye, at upang gawing simple ang pag-unawa, isasaalang-alang namin ang isang matingkad na halimbawa kung saan ang input risistor at ang risistor sa circuit ng feedback ay pantay sa bawat isa: R1 = R2.

Kaya, sa umpisa pa lamang, kapag ang Uin = 0, samakatuwid Ua = 0, kung gayon ang Uout = 0, dahil ang boltahe sa hindi pag-iikot na input ng op-amp ay hindi lalampas sa boltahe sa kanyang pag-iikot na input.

Kung ngayon ang Uvh ay bahagyang nadagdagan, kung gayon ang Ua ay bahagyang tataas din. Pagkatapos ang Uout ay tataas nang malaki (alinsunod sa halaga ng K), dahil ang boltahe sa di-pag-iikot na input ng op-amp ay lalampas sa boltahe sa kanyang pag-iikot na input, na, tulad ng napagpasyahan namin, ay may saligan. Pagkatapos, dahil sa ang katunayan na ang punto Ua ay sa pagitan ng mga resistors na konektado ayon sa itaas na diagram, sa puntong ito ang boltahe ay tataas nang malaki, ito ay magiging humigit-kumulang na Uout / 2, at dahil sa pag-iwas ng positibong feedback, isang matatag na boltahe Uout (katumbas ng supply ng boltahe OS = E). Kaya, ang op-amp ay pumasok sa isang matatag na estado na may mataas na antas ng boltahe ng output. Bukod dito, Ua = (E + Uin) / 2.

Kung sa estado na ito nagsisimula kaming bawasan ang Uin, kung gayon kahit na maging katumbas ito ng zero, kung gayon sa puntong ito ay magkakaroon pa rin ng E / 2, at sa output ng op-amp ay magkakaroon pa rin ng isang mataas na antas ng boltahe ng Uout = E.

Kapag ang Uin ay maging katumbas ng -E, pagkatapos lamang ang Ua ay magiging katumbas ng zero, at ang output ng op-amp ay papunta sa isang estado na may mababang antas ng boltahe (-E). Sa kasong ito, ang isang avalanche ng feedback ay muling babangon - ngayon Uout = -E, Ua = (Uin-E) / 2, at ito ay mas mababa kaysa sa hindi pag-iikot na input ng op-amp. Ang trigger ay pumasok sa isang matatag na estado na may mababang antas ng output. Kaya't ngayon ang output ng op-amp ay bumalik sa isang mataas na estado, kinakailangan na ang Uin ay muling maging katumbas sa E, na magiging sanhi ng isa pang pag-iwas sa puna. Bumalik sa zero point ay hindi na mangyayari.