什么是施密特触发器及其应用?

电器工程 集成电路 施密特触发器
2022-01-31 14:21:07

我想问一下什么是施密特触发器及其应用。

我搜索了很多,但仍然不明白。请一步一步解释,希望你能帮助我在实际电路中的应用。

3个回答

大多数设备都有一个设置点,该设置点对于上升信号和失败信号是相同的。对于具有快速上升时间的信号,这不是问题,但对于具有非常缓慢的上升时间或有噪声的信号,可能会导致设备的输出在关闭到开启和返回之间来回振荡,因为信号悬停在设定点。

因此,施密特触发器是一种设备(或设备的输入部分),它对上升信号和失败信号具有单独的阈值。显然前者的门槛更高。

在此处输入图像描述

在该图中,显示了两个波段。顶部代表高设定点,低频带代表低设定点。它们显示为波段,因为规范中会有一些公差。高频段的底部和低频段的顶部之间的差异是器件的滞后。

如前所述,施密特触发器可用于缓慢变化的信号或嘈杂的信号。以下是可以使用施密特触发器的一些示例:

在此处输入图像描述

有很多方法可以购买或制造施密特触发器。有许多逻辑 IC 在其输入端包含施密特触发器,例如 74HCT132,但它具有固定阈值。您也可以使用离散晶体管构建一个,但最简单的就是使用运算放大器,因为唯一的附加组件需要添加滞后的是电阻器:

在此处输入图像描述

与网上找到的许多施密特触发器原理图不同,这个电路使用单电源运算放大器。电压阈值 \$V_{\text{high}}\$ 和 \$V_{\text{low}}\$ 使用分压电阻器 \$R_1/R_2\$ 和反馈电阻器的组合来设置$R_{\文本{FB}}\$:

$$R_{1\text{FB}} = \frac{(R_1 \times R_{\text{FB}})}{(R1 + R_{\text{FB}})}$$

$$V_{\text{high}} = \frac{(V \times R_2)}{(R_2 + R_{1\text{FB}})}$$

$$R_{2\text{FB}} = \frac{(R_2 \times R_{\text{FB}})}{(R_2 + R_{\text{FB}})}$$

$$V_{\text{low}} = \frac{(V \times R_{2\text{FB}})}{(R_1 + R_{2\text{FB}})}$$

有一个很好的施密特触发器计算器,可以很容易地计算出你需要的电阻值。

施密特触发器是一个内置迟滞的比较器。普通比较器的输出取决于输入与设定点的比较。如果输入高于设定点,则输出 1,如果输入低于设定点,则输出 0。这对许多应用来说都很好,但如果输入转换缓慢并且有一点噪声,那么输入将在设定点附近“振动”一小段时间,这将导致比较器的输出切换非常频繁地在高低之间来回和第四。

施密特触发器试图通过添加滞后来解决输入在设定点附近徘徊的模糊状态。这意味着现在有两个设定点,一个来自低端,一个来自高端。例如,低端设定点为 2.0 V,高端触发为 1.5 V。如果输入开始上升,只要输入(有噪声)达到 2.0 V,它就会将输出切换到a 1. 然后它将保持为 1,直到输入回落到 1.5 V。1.5 V 和 2.0 V 之间的这个区域可以防止噪声启用开关,并从施密特触发器产生更预期的输出。

施密特触发器的滞后可用于一些用途,其中一些应用是创建计时器(简单时钟信号创建)或开关的去抖动。定时器可以通过在输出端添加一个 RC 并将该信号反馈到输入端来实现。简单的去抖动可以通过将开关的输入发送到施密特触发器的输入并获取输出来完成。

施密特触发器电路类似于同相放大器,但重要区别在于输入施加到运算放大器的反相端,而不是同相输入端,并且来自输出的反馈连接到非- 反相输入。

施密特触发器是一种比较器应用,可将输出从一个电平切换到另一个电平。关键是提供滞后的正反馈。