Триггер Шмитта:схемы, работа и применение

Триггер Шмитта, первоначально известный как термоэмиссионный триггер, существует уже несколько десятилетий. До сих пор он способствовал революционным технологическим достижениям, таким как отслеживание переключения между двумя состояниями напряжения. Это компаратор или дифференциальный усилитель с дополнительным гистерезисом для обеспечения помехоустойчивости. Но даже без гистерезиса он может действовать исключительно как компаратор, формирующий чистые цифровые импульсы.

Сегодня мы разработаем схему триггера Шмитта, а затем объясним, как она работает. Кроме того, мы выделим несколько областей, в которых можно применить схему триггера Шмитта.

1.Что такое триггер Шмитта?

Вкратце, это регенеративный компаратор. Он использует положительную обратную связь для реализации напряжения гистерезиса или изменения синусоидального входа на прямоугольный выходной сигнал. Часто выходное напряжение триггера Шмитта действует как опорное напряжение входных сигналов. Он предназначен для преобразования шума из формы аналогового входного сигнала в цифровой сигнал.

Триггер Шмитта также может быть бистабильной схемой. Бистабильная схема имеет устойчивые колебания высокого и низкого выходного напряжения, как только вход достигает желаемого порогового уровня.

2. Типы триггера Шмитта

Несомненно, существует несколько логических интегральных схем с триггерами Шмитта в качестве одного из компонентов. Однако в нашем случае нас будет интересовать самодельный триггер Шмитта, который у нас будет.

Типы включают;

• Триггер Шмитта на основе операционного усилителя и
• Транзисторный триггер Шмитта.

Дальнейшее объяснение вышеупомянутых типов находится в общей схеме триггеров Шмитта.

3.Как работает триггер Шмитта?

Триггер Шмитта использует концепцию положительной обратной связи для достижения своей работы. Другими словами, он возьмет выходной образец, а затем отправит его обратно в источник ввода. Таким образом, на выходе будет подкрепление.

(объяснение положительного отзыва).

Усиление помогает заставить выход компаратора устанавливать свое состояние по желанию. Кроме того, он обеспечивает постоянство состояния на заданном уровне.

4. Общие схемы триггеров Шмитта

Триггер Шмитта на транзисторах

Мы будем использовать два транзистора (основные компоненты) и другие основные внешние компоненты для этой схемы триггера Шмитта, чтобы настроить блок-схему.

Работа схемы

Прежде всего, T1 не будет работать, когда VIN (входное напряжение) равно 0 В. С другой стороны, Vref (опорное напряжение) имеет 1,98 В, что позволяет T2 работать.

Далее, когда мы перейдем к узлу B, мы можем рассматривать схему как делитель напряжения, а затем использовать приведенные ниже формулы для расчета напряжения со значениями компонентов;

VIN =0 В, Vref =5 В

Va =(Ra + Rb/Ra + Rb + R1) x Vref

Vb =(Rb/Rb + R1 + Ra) x Vref

Как мы уже отмечали, проводящее напряжение 1,98 Т2 низкое. Кроме того, базовое напряжение на выводе транзистора составляет 1,28 В, что выше, чем напряжение на выводе эмиттера транзистора на 0,7 В.

Таким образом, увеличение входного напряжения схемы может пересечь значение T1 и сделать его проводящим. Впоследствии это приведет к падению базового напряжения T2. Более короткий период проводимости транзистора T2 увеличивает выходное напряжение.

Триггер Шмитта на транзисторах

Далее начнет отказываться входное напряжение схемы на базовом напряжении терминала Т1. При этом напряжение на базовой клемме превысит 0,7 В от эмиттерной клеммы транзистора, что приведет к деактивации транзистора.

Вся процедура зависит от тока эмиттера, отказывающегося от точки, в которой транзистор находит режим работы в прямом направлении. Позже будет расти как базовое напряжение на выводе T2, так и напряжение коллектора.

Однако иногда через T2 будет протекать небольшой ток, который может отключить T1 и понизить напряжение на эмиттере. При таких обстоятельствах вы снизите входное напряжение схемы примерно до 1,3 В, чтобы деактивировать T1.

Наконец, у вас будет два пороговых напряжения:1,3 В и 1,9 В.

Схемы триггера Шмитта на основе операционных усилителей

Схемы триггера Шмитта на основе операционных усилителей состоят из двух основных частей; неинвертирующий вход и инвертирующий триггеры Шмитта.

Инвертирующая схема триггера Шмитта

Для инвертирующего входа триггера Шмитта вы примените инвертирующий вывод операционного усилителя (Op-Amp). Кроме того, выходной сигнал, генерируемый инвертирующим режимом, имеет противоположную полярность, и вам необходимо применить его к неинвертирующему терминалу, чтобы получить положительную обратную связь.

Схема инвертирующего триггера Шмитта

Объяснение и формула схемы инвертирующего триггера Шмитта выше;

VREF меньше, чем VIN, что приводит к выходу компаратора -VSAT. Наоборот, если -VREF немного больше, чем VIN (более отрицательное), на выходе будет VSAT. Следовательно, Vo (выходное напряжение компаратора) будет либо -VSAT, либо VSAT. Но вам придется контролировать входные напряжения схемы с помощью R2 или R1, чтобы регулировать изменения состояния схемы.

Значения -VREF и формулировки VREF;

1. V_ССЫЛКА =(V_O * Р₂ ) / (R₁ + R₂ )

2. В_О =V_СБ , следовательно,

3. V_ССЫЛКА =(V_СБ * Р₂ ) / (R₁ + R₂ )

4. -V_ССЫЛКА =(V_O * Р₂ ) / (R₁ + R₂ )

5. В_О =-V_СБ следовательно,

6. -V_ССЫЛКА =(-V_СБ * Р₂ ) / (R₁ + R₂ )

Иногда вы обнаружите, что VREF называется верхним пороговым напряжением (VUT), а -VREF — нижним пороговым напряжением (VLT).

Схема неинвертирующего триггера Шмитта

Во втором режиме триггерной схемы Шмитта на основе операционного усилителя вы прикладываете входное напряжение схемы к неинвертирующему входу операционного усилителя. После этого эмиттерный резистор R1 позволит выходному напряжению вернуться на неинвертирующую клеммную цепь.

Схема неинвертирующих триггеров Шмитта

Допустим, выходное напряжение вначале было равно VSAT. Выходное напряжение будет на том же уровне насыщения, пока VLT выше, чем VIN. Если позже входное напряжение схемы превысит нижний пороговый уровень напряжения, то состояние выхода изменится на -VSAT. Вы также можете последовательно изменять напряжение смещения, чтобы получить желаемые значения опорного напряжения.

Наконец, выход будет постоянным в состоянии -VSAT до тех пор, пока входное напряжение схемы не поднимется выше верхнего порогового напряжения.

5. Применение триггеров Шмитта

Вы найдете схему триггеров Шмитта в нескольких приложениях, таких как;

• Во-первых, в цепи устранения дребезга коммутатора.
• Затем можно использовать триггеры Шмитта для реализации генератора релаксации, особенно в схемах с обратной связью -ve.
• Кроме того, их можно использовать в функциональных генераторах и источниках питания.
• Кроме того, триггерная схема изменяет синусоидальную волну на прямоугольную.
• Наконец, вы можете включить их в цифровые схемы в качестве преобразователя сигнала, чтобы помочь в удалении сигнальных цепей.

Обобщить

Подводя итог, сегодняшняя статья дает подробное представление о триггерах Шмитта, их работе, базовой структуре схемы, а также о некоторых приложениях.

Даже при высокой эффективности триггера лучше иметь некоторые превентивные меры, такие как. Ввод операционного усилителя в рельсы. Энергопотребление будет больше, а значит, вам понадобится мощный источник. Несмотря на ограничение, вы избавитесь от шумных сигналов и уменьшите количество множественных выходных переходов.

Возникли проблемы с настройкой схемы или застряли в проекте? Свяжитесь с нами для получения более подробной информации.