Схем триггеров шмитта: Что такое триггер Шмидта. Схемы триггера Шмитта

Содержание

Что такое триггер Шмидта. Схемы триггера Шмитта

Что такое триггер Шмитта

Слово trigger, в переводе на русский, значит, спусковой крючок. Функциональность устройства заключается в быстром переходе из одного устойчивого состояния в другое под внешним воздействием.

Большинство подобных устройств имеют заданное одинаковое значение для нарастающего сигнала. Для быстрорастущих сигналов – это не проблема. Но для сигналов, которые имеют очень медленное нарастание (шумовые, например) – колебания назад и вперед из положения off в on и обратно могут вывести из строя прибор. Триггеры Шмитта применимы для медленно изменяющихся сигналов или шума.

Это решение для случаев, когда сигнал на входе колеблется вокруг заданной точки. Схема для получения петли гистерезиса – это значит, что есть два набора точек, одни на низкой стороне, другие на высокой. Допустим, что на стороне низкого заданное значение составляет 2,0 В, а на стороне высокого – 1,5 В. Как только нарастающий входной сигнал (шум) попадает в точку 2.

0 В, триггер переключит выход на 1. И сигнал на выходе останется на 1 до тех пор, пока входной сигнал не упадёт обратно до 1,5 В. В зоне от 1,5 и 2.0 В сигнал не переключается.

Самым простым примером применения триггера Шмитта является однополюсный двухпозиционный тумблер.

Перемещением рычага вправо соединяются выступы в центре. Цифровые схемы работают на 1 и 0 (вкл. и выкл.) Серединных значений при этом нет.

Схемы триггеров Шмитта

Существует много схем триггеров Шмитта, в которых необходимо включение элементов, имеющих фиксированные пороги на входе. Можно применять дискретные транзисторы, а также операционный усилитель (ОУ) с дополнительными компонентами, способствующими созданию петли гистерезиса.

На схеме изображено как устройство формирует импульс правильной конфигурации, при произвольном входном сигнале. Подобная схема применяется для преобразования медленно изменяющихся сигналов в импульсы с чётко очерченными краями. Это выполняется и на нескольких устройствах, и на одном ОУ.

Схема триггера Шмитта на транзисторах

Для несимметричного триггера Шмитта характерно несколько устойчивых состояний, когда переход из одного в другое происходит лишь при пороговых уровнях. Поэтому для такого триггера Шмитта характерна гистерезисная передаточная характеристика. В нижеприведённой схеме использованы биполярные транзисторы.


На данном чертеже показано, что триггер Шмитта включает в себя транзисторы VT1 и VT2, гальванически связанные между собой посредством резистора R5. Все элементы имеют общую питающую шину. R1 и R2 обеспечивают рабочий режим транзистора VT1. Организован делитель напряжения (два резистора). Конденсатор C1 служит для ускоренного переключения. Временные диаграммы входных и выходных напряжений устройства показаны на рисунке.

При подаче питания к устройству, он переходит в исходное состояние, когда транзистор VT1 закрыт, а VT2 открыт. В таком состоянии на выход устройства поступает некоторое напряжение Uэ, зависящее от элементов обвязки VT2.
Имеются два порога срабатывания в триггере Шмитта (эта разность между напряжениями называется шириной петли гистерезиса).

Триггер Шмитта на логике

Это устройство особенное, потому что имеет по одному аналоговому входу и цифровому выходу. Самая простая схема триггера Шмитта основана на цифровых логических элементах, то есть последовательно включенных двух инверторах. Посредством резистивной обратной связи цифровой сигнал на выходе меняет входное напряжение переключения. Скорости нарастания сигнала на выходе и входе не зависят друг от друга, являясь для данной схемы постоянной величиной (зависящей от быстродействия логических вентилей). Схема триггера Шмитта, построенная на двух инверторах, изображена ниже.

Добавлена обратная связь, обеспеченная двумя резисторами, способствует быстрому изменению напряжения на выходе схемы при пересечении сигналом порогового напряжения. Соотношение между резисторами влияет на глубину этой связи. Тот факт, что часть сигнала с выхода схемы поступает на вход, приводит к тому, что вместо одного порога у схемы получается два. Один из них назван порогом срабатывания схемы (когда на выходе устройства формируется уровень «1»). Второй порог назван порогом отпускания (когда на выходе схемы формируется уровень «0»). Наличие двух порогов дало триггеру Шмитта второе название — схема с гистерезисом. Положительная обратная связь используется для того, чтобы установить лимит для достижения точки насыщения на выходе и, таким образом, можно изменить синусоидальное напряжение в цифровое.

Как определить низкие и высокие пороговые уровни на входе схемы? Логика определения этих пороговых уровней следующая. Необходимо выбрать верхний порог, который ниже минимального высокого уровня сигнала. Другими словами, это тот уровень, когда входной сигнал будет превышать каждый импульс на выходе. Аналогичным образом выбирается нижний порог, который соответственно выше низкого уровня сигнала. Разница между верхним и нижним уровнем является гистерезис. Чем больше гистерезис, тем больше будет восприимчивость схемы к шуму. Также необходимо учесть влияние времени.

На изображении хорошо видны два порога там, где на вход устройства подаётся синусоидальное напряжение.

Генератор на триггере Шмитта

Для построения генераторов применяются инверторы. Посему для обеспечения устойчивых сигнальных волн нужно вывести элемент на участок между «0» и «1». Далее, требуется обеспечить положительную обратную связь посредством конденсаторов.

Ниже изображена схема простейшего генератора импульсов.

Инвертор генерирует сигнал, который заряжает и разряжает конденсатор. Это работает, потому что на выходе инверторов «0» или «1» (низкие или высокие пороговые значения). Представим, что мы смотрим на цепи в какой-то случайный момент времени. По своей природе, триггера Шмитта на выходе инвертора или 0 В или 5 В (или переход между ними, который мы можем игнорировать). Если на выходе 0 В, а на выходе конденсатора выше, чем на выходе инвертора, конденсатор будет разряжаться через резистор до падения порогового напряжения триггера Шмитта. Конденсатор разряжается до тех пор, пока на входе инвертора сигнал достаточно низкий. При пересечении порогового значения, цикл начнётся заново.

Ключ, который делает эту работу на «гистерезис» в триггер Шмитта. В основном это означает, что точка поездки инвертора зависит оттого, что мы идем от высокого напряжения или низкого напряжения.

Заключение

Достоинство схем заключается в том, что входное напряжение меняется незначительно, когда выходное изменяется резко к высокому или низкому пороговому значению. Процесс проводится благодаря устройству обратной связи и делителя напряжения.

В чём польза триггера Шмитта? Они весьма востребованы тогда, где на входе присутствуют шумы. Применяется для преобразования входного сигнала в прямоугольные, пренебрегая высокочастотными помехами. Такая входная цепь осуществляет гистерезис, эффективно фильтрующий различные типы шумов. Использование устройства будет гарантировать, что на входе цифрового устройства всегда будет либо «один» или «ноль» и ничего между ними.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Похожее

Принцип работы триггера Шмитта на ОУ

Триггер Шмитта —  это компонент электронного устройства, функция  которого  является формирование постоянно изменяющегося сигнала на входе в серию прямоугольных импульсов на выходе. Применяется  в аналого-цифровых преобразователях, фильтрах, линиях связи.

Триггер Шмитта имеет свое отличие от других видов триггеров тем, что он имеет единственный вход и один выход и не имеет свойства памяти. Триггер Шмитта состоит из двух инверторов, имеющих положительно-обратную связь (ПОС), в результате чего состояние выхода триггера может меняться лавинообразно.

Описание работы схемы

Триггер Шмитта  это компаратор, имеющий ПОС.  В данной схеме доля выходного электрического сигнала ОУ поступает на прямой вход и устанавливает уровень, при котором схема будет переключаться.

Принципиальная схема работы триггера Шмитта на ОУ изображена ниже.

ОУ подключен к двухполярному блоку питания на 5 вольт. На инверсный вход DA1 поступает синусоидный  сигнал равный амплитуде 2 В. Сопротивления R1 и R2 имеют значения 25 кОм и 10 кОм. Напряжение на прямом выводе DA1 поступает с делителя напряжения построенного на резисторах R1 и R2, который подключен к выходу ОУ.  Формула расчета для определения напряжения насыщения:

  1. Uвх1 = +U*R2/(R1+R2) = 3,5*10/35 = 1 В
  2. Uвх1 = -U*R2/(R1+R2) = -3,5*10/35 = -1 В 

Когда на выходе ОУ напряжение с положительным потенциалом насыщения – на прямом входе напряжение равно  1 вольту. Предположим, входной электрический сигнал постепенно увеличивается с нуля. Пока потенциал входного сигнала не превышает напряжения на прямом входе – схема находится в стабильном состоянии. Чуть только входной электрический сигнал превзойдет величину в  1 вольт, напряжение на входе ОУ сменит свою полярность на отрицательное напряжение  насыщения.

Это поменяет напряжение на прямом входе ОУ, и оно будет равно -1 вольт.

Входной электрический сигнал постепенно будет увеличиваться до максимума, а затем начнет уменьшаться. После того как амплитуда сигнала на входе станет менее 1 вольта, то на выходе ОУ будет так же отрицательный потенциал насыщения. Как только сигнал на входе пройдет величину -1В, напряжение на выходе   поменяется и будет равным положительному потенциалу насыщения.

На графике можно наблюдать зависимость выходного напряжения триггера Шмитта от входного.

Магнитный держатель печатной платы

Прочная металлическая основа с порошковым покрытием, четыре гибкие руч…

В результате такой работы схемы шумы входного сигнала не будут влиять на выходной сигнал.

мир электроники — Триггер Шмитта

Электронные устройства 

 материалы в категории

Триггер Шмитта (говорить Шмидта и Шмита не корректно)- это особый вид триггера который так же имеет два устойчивых состояния (логический ноль или логическая единица), но работает несколько иначе- переключение триггера Шмитта происходит лишь при определенной амплитуде входного сигнала и удержание триггера в устойчивом состоянии возможно лишь пока уровень входного сигнала выше порога срабатывания триггера.

В общем триггер Шмитта это некое пороговое устройство: когда сигнал на входе достиг порогового значения он открывается и будет держаться в открытом состоянии пока уровень входного сигнала не упадет ниже порога срабатывания.

Область применения триггеров Шмитта:
1. Преобразование аналогового сигнала в цифровой. В случаях когда требуется получить из аналогового сигнала прямоугольные импульсы/
2. В качестве дискриминаторов- когда необходимо отделить сигналы с разной амплитудой. Используется несколько триггеров Шмитта с разным порогом срабатывания.
3. В качестве компаратора- сравнивающего устройства.

Триггер Шмитта на транзисторах

А теперь давайте рассмотрим как работает триггер Шмита на транзисторах.
Схема триггера Шмитта на транзисторах на рисунке ниже:

При нулевом напряжении на входе транзистор T1 заперт а транзистор T2, наоборот- в открытом состоянии (на его базе присутствует напряжение смещения через резисторы Rc1, R1 и R2. Напряжение на выходе Vout будет практически уравновешено между питающими потенциалами и будет соответствовать логическому «нулю»

Если на вход Vin начать подавать аналоговый сигнал то по достижении порога открытия транзистора T1(а этот порог можно менять базовым смещением, которое на рисунке не указано) он начнет открываться, забирая тем самым ток с базы транзистора T2.
Транзистор T2 начнет запираться и следовательно будет уменьшаться и напряжение на резисторе Re, что приведет к увеличению скорости отпирания транзистора T1.
Таким образом переключение транзисторов в триггере произойдет практически мгновенно, транзистор T2 закроется и на выходе Vout будет присутствовать логическая «единица».

При падении сигнала на входе Vin все произойдет наоборот: транзистор T1 начнет запираться, ток базы транзистора T2 начнет увеличиваться, он будет открываться и потенциал на общем резисторе Re начнет повышаться. Увеличение этого потенциала приведет к ускорению запирания транзистора T1.

Смотрим также:
Расчет триггера Шмитта

 

Триггер Шмитта | мтомд.инфо

Триггер Шмитта представляет собой бистабильную схему, переключение которой зависит от амплитуды запускающих им­пульсов. Типичная схема триггера Шмитта на двух транзисторах n-р-n типа изображена на рисунке.

Триггер Шмитта схема

Такие схемы успешно применяются в вычислительных устройствах и различных промышленных установках, где тре­буется изменять форму импульсов, формировать прямоугольные импульсы из синусоидальных колебаний и фиксировать превы­шение сигналом постоянного тока установленного уровня (по­рога).

Триггер Шмитта на транзисторах

Для лучшего понимания работы схемы вначале предполо­жим, что на входе транзистора Т1сигнал отсутствует. Резисто­ры R1, R2 и R3, включенные между положительным зажимом источника питания и землей, образуют делитель напряжения, и падение напряжения на резисторе R3 будет положительным от­носительно эмиттера транзистора Т2, благодаря чему поддержи­вается открытое состояние этого транзистора. На коллектор транзистора Т2через резистор R4 подается положительное на­пряжение от источника питания. При открытом транзисторе на резисторе R5 в цепи эмиттера появляется падение напряжения, так как через него протекает ток эмиттера; полярность напря­жения показана на рисунке. Через низкоомную вторичную об­мотку входного трансформатора L2 напряжение на R5 прикла­дывается между эмиттером и базой транзистора T1 и создает обратное смещение на переходе база — эмиттер транзистора Т1. Поэтому Т1закрыт. Такое стабильное состояние схемы являет­ся одним из двух возможных состояний. Из-за протекания тока через резистор R4 и падения напряжения на нем коллекторное напряжение на выходном зажиме меньше напряжения источни­ка. Конденсатор С2не пропускает на выход постоянного напряжения, и в рассматриваемом стабильном состоянии тригге­ра выходное напряжение равно нулю.

При подаче на вход импульса напряжения он не будет ока­зывать влияния на схему, если амплитуда импульса меньше напряжения смещения между базой и эмиттером транзисто­ра Т1, подаваемого с резистора R5. Если же амплитуда входно­го импульса превысит указанную величину, то транзистор Т1 откроется. Вследствие уменьшения напряжения на коллекторе транзистора Т1уменьшается прямое смещение на базе транзи­стора Т2, в результате чего его ток эмиттера уменьшится. Соот­ветственно уменьшится падение напряжения на резисторе R5, а прямое смещение на базе первого транзистора возрастет и вызовет дальнейшее увеличение тока через транзистор Т1. Падение напряжения на резисторе Ri еще больше воз­растет и приведет к еще большему уменьшению пря­мого смещения на базе Т2и уменьшению падения напряжения на резисторе R5. Этот регенеративный процесс будет продол­жаться до тех пор, пока транзистор Т1полностью не откроется, а Т2не закроется. Когда ток коллектора транзистора Т2спадет от максимальной величины до нуля и соответственно падение напряжения на резисторе R4 станет уменьшаться, напряжение на коллекторе, которое является выходным, начнет возрастать. Изменение напряжения на коллекторе передается через кон­денсатор С2 и является выходным сигналом; форма и величи­на выходного сигнала зависят от величины сопротивления на­грузки R„ и постоянной времени (R4 + Rн)С2. Состояние, соот­ветствующее отпертому транзистору Т1и запертому транзисто­ру Т2, является вторым устойчивым состоянием схемы, и оно сохраняется в течение длительности входного импульса. Когда напряжение входного импульса спадет до нуля, схема вновь возвратится в исходное состояние: транзистор Т1закрыт, а транзистор Т2открыт. Если постоянная времени (R4 + Rн2 значительно превосходит длительность входного импульса, то амплитуда выходных импульсов остается практически постоян­ной независимо от изменений высоты входных импульсов (при условии, что они превосходят уровень запирания Т1).

На частотах повторения импульсов более 20 кГц эффективность схемы можно повысить путем применения конденсатора связи вместо входного трансформатора.

С ТРИГГЕРОМ ШМИТТА | МОДЕЛИСТ-КОНСТРУКТОР

Предлагаемый блок электронного зажигания БЭЗ разработан и испытан автором в «Жигулях» ВАЗ-2108 и других автомобилях, оснащаемых транзисторными коммутаторами (3620 — 3734) с бесконтактным датчиком Холла (53.013706). Отличие же данной конструкции от известных аналогов в том, что для формирования импульсов прерывания использована микросхема К561ЛА8, включенная по схеме триггера Шмитта. Это позволило, практически не изменив технические характеристики штатного блока, придать импульсам прерывания более крутой срез, а значит, существенно повысить напряжение на вторичной обмотке катушки зажигания за счет почти мгновенного отключения ее от источника тока.

Принципиальная электрическая схема и топология печатной платы самодельного блока электронного зажигания с использованием триггера Шмитта, выполненного на МС К561ЛА8

Более того, по сравнению со штатным возросли надежность и экономичность БЭЗ, чему в немалой степени способствовало введение в принципиальную электрическую схему конденсатора С2. Обеспечив отключение катушки зажигания от источника тока при остановке двигателя автомобиля, тот предотвратил и бесполезный ее нагрев.

Работа самодельного БЭЗ протекает следующим образом. При включении зажигания на блок подается (через диод VD7 и резистор R11) электропитание от аккумуляторной батареи. А вот на катушку зажигания напряжение в начальный момент не поступает, так как стартер не вращает вал двигателя, и на входе микросхемы DD1.2 отсутствуют импульсы. На выходе же DD1 присутствует напряжение низкого уровня, которое удерживает транзистор VT1 в закрытом состоянии, поэтому закрыт и полупроводниковый триод VT3.

Когда стартер поворачивает вал двигателя, на выходе датчика возникают сигналы, поступающие через С2 на вход элемента DD1. 1. Последний переключается, и на выходе DD1.2 появляется импульс, который открывает транзисторы VT1 и VT3. Через катушку зажигания проходит ток, и в магнитном поле катушки накапливается электрическая энергия.

В следующий момент, когда с выхода датчика исчезает импульс положительной полярности, триггер Шмитта резко переключается в обратное состояние. Значит, на выходе элемента DD1.2 появляется низкий уровень, поступающий на базу полупроводникового триода VT1. Транзисторы VT1 и VT3 быстро закрываются, и ток, проходящий через катушку зажигания, также быстро исчезает. При этом в первичной обмотке катушки возникает ЭДС самоиндукции напряжением 400 В, а во вторичной обмотке катушки зажигания появляется импульс высокого напряжения 23…25 кВ.

В мощном ключе на транзисторах VT1 и VT3 применена схема активного ограничения тока в катушке зажигания, защищающая VT3 от перегрузки и стабилизирующая величину тока «разрыва» при колебаниях питающего напряжения бортовой сети автомобиля. Тем самым обеспечивается неизменность выходных характеристик системы зажигания.

При отпирании полупроводникового триода VT1 выходной транзистор VT3 насыщается, обеспечивая низкую величину остаточного напряжения на выходе блока электронного зажигания. Пока ток, протекающий через VT3 и включенный в его эмиттерную цепь токоизмерительный резистор R10, остается ниже допустимого уровня ограничения, транзистор VT2 заперт.

При достижении выходным током предельного уровня полупроводниковый триод VT2 начинает открываться. Потенциал на его коллекторе понижается. Это приводит к уменьшению величины тока управления. Транзистор VT3 переходит из насыщения в активный режим. Напряжение на выходе устройства возрастает до уровня, при котором поддерживается заданный режим тока ограничения.

В случае превышения импульсного напряжения в катушке зажигания оно через делитель R12R13 подается на стабилитрон VD5. Последний, открываясь, запирает транзистор VT3.

Цепочка C5R14, включенная параллельно выходному транзистору, является элементом колебательного контура ударного возбуждения. То есть она определяет величину и скорость нарастания вторичного напряжения, развиваемого системой зажигания. Резистор R14 ограничивает емкостный ток через транзистор VT3 в момент отпирания последнего, когда конденсатор С5 разряжен.

Конструктивно блок электронного зажигания выполнен на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, на которой смонтированы элементы схемы. Корпусом служит кожух от коммутатора 3620-3734.

В электронном блоке зажигания использованы микросхема К561ЛА8 и резисторы МЛТ. Резистор R10 — типа С5-16 мощностью не менее 1 Вт. Конденсаторы — К73-11, рассчитанные на рабочее напряжение не менее 63 В.

Диоды VD2, VD3 — типа КД521А или любые кремниевые маломощные. Стабилитрон VD1 — типа Д814А или КС182А с напряжением стабилизации 8 В. А вот в качестве VD4 следует использовать Д814Б или КС191А с Uст = 9 В. Стабилитрон VD5 — КС508Г или КС518А. Диод VD7 — типа КД209А, но его можно заменить и более распространенным КД226Г.

Транзисторы VT1, VT2 — KT817A; VT3 — KT898A или KT890A (KT8109A). Причем VT3 устанавливается на штатный радиатор из алюминиевой пластины толщиной 4 мм, изолированной от корпуса двойной слюдяной прокладкой с термопроводной пастой.

Для налаживания блока применяется звуковой генератор с частотой от 30 до 400 Гц, имитирующий работу датчика прерывателя. В случае необходимости (для получения Uвых = 7…9 В) к нему нужно изготовить усилитель мощности на транзисторе КТ815.

При просмотре импульсов сгодится, в общем-то, любой осциллограф. Но лучше воспользоваться двухлучевым. Кроме того, необходим блок питания с регулировкой напряжения от 8 до 18 В и током не менее 10 А.

На момент настройки схемы можно обойтись без катушки зажигания, воспользовавшись в качестве коллекторной нагрузки транзистора VT3 дросселем с магнитопроводом из пластин электротехнической стали. Индуктивность такого дросселя 3,8 мГн, сопротивление постоянному току — 0,5 Ом. Вполне приемлем и унифицированный низкочастотный дроссель типа Д179-0,01-6,3. Генератор-имитатор датчика импульсов подключают на вход схемы и наблюдают на осциллографе форму и амплитуду выходных импульсов.

Изменением сопротивлений в цепях VD2R4 и VD3R5 можно регулировать скважность импульсов, что позволяет легко добиваться требуемого времени замыкания и размыкания катушки зажигания.

Для установки необходимого тока ограничения осциллограф подключают к эмиттеру транзистора VT2. При этом в эмиттерную цепь полупроводникового триода VT2 временно подсоединяют резистор сопротивлением 0,1 Ом. Изменяя напряжение на блоке питания, наблюдают появление сигнала на эмиттере. Регулировку уровня ограничения тока выполняют резисторами R8 и R9.

После предварительной настройки блок устанавливают в автомобиле в соответствии со схемой подключения и производят его окончательную настройку.

Г. СКОБЕЛЕВ, г. Курган

Рекомендуем почитать

  • НЕ ХУЖЕ ФИРМЕННЫХ
    Булавки и иголки — для моделиста вещи совершенно незаменимые, причем независимо от того, увлечен ли он созданием микросудов или является приверженцем модельной авиации. Дело в том, что в…
  • КРЫЛАТЫЙ «КИТ»
    В 1953 г. ОКБ-473 О.К. Антонова, ОКБ-23 В.М. Мясищева и ОКБ-156 А.Н. Туполева по заданию МАП разработали технические предложения по грузовым самолетам с двумя газотурбинными двигателями…

Примеры программирования микроконтроллеров, создание схем на микроконтроллерах, микроконтроллеры для начинающих

Новостная лента

Microchip расширяет экосистему Arduino-совместимой отладочной платформы chipKIT

Компания Microchip сообщила о расширении экосистемы отладочной платформы chipKIT. В состав Arduino-совместимой платформы chipKIT вошла высокоинтегрированная отладочная плата с Wi-Fi модулем и плата расширения для управления электродвигателями, разработанные компанией Digilent. Подробнее >>>

Источник: http://www.rlocman.ru

Просмотров: 28590

Дата добавления: 02.10.2014

MicroView — супер миниатюрная Arduino-совместимая отладочная плата с OLED дисплеем

На портале Kickstarter представлен проект супер миниатюрной отладочной платформы Arduino, выполненной в форм-факторе 16-выводного корпуса DIP и имеющей встроенный OLED дисплей с разрешением 64×48 точек. Несмотря на то, что отладочная плата является полностью завершенным решением, она может устанавливаться на макетную плату или непосредственно впаиваться в печатную плату для расширения функционала и управления внешней периферией. Подробнее >>>

Источник: http://www.rlocman.ru

Просмотров: 27934

Дата добавления: 17.04.2014

Размеры самого миниатюрного в мире ARM-микроконтроллера Freescale сократила еще на 15%

Freescale Semiconductor совершила новый технологический прорыв, добавив к семейству Kinetis самый миниатюрный и энергоэффективный в мире 32-разрядный микроконтроллер Kinetis KL03 с архитектурой ARM. Основанный на микроконтроллере предыдущего поколения Kinetis KL02, новый прибор получил дополнительную периферию, стал намного проще в использовании, и при этом сократился в размерах до 1.6 × 2.0 мм. Подробнее >>>

Источник: http://www.rlocman.ru

Просмотров: 1871

Дата добавления: 17.04.2014

Как вырастить микросхему с помощью белка

Без кремния немыслимо производство полупроводников, где он буквально нарасхват. При этом, естественно, большое значение имеют чистота вещества и строение кристаллов кремниевых соединений. Исследователи из Университета Лидса (Великобритания) предлагают способ выращивания таких кристаллов с помощью молекулярной биологии. По их мнению, это позволит создавать электронные микросхемы более высокого качества. Подробнее >>>

Источник: http://www.newscientist.com/

Просмотров: 3019

Дата добавления: 06.03.2014

Открытие нового раздела на сайте MCULAB.RU

На нашем сайте открыт новый раздел. Раздел посвящён моделированию различных схем по сопряжению микроконтроллеров и датчиков. Освещается схемотехника подключения к МК внешних устройств. В данной области до сих пор отсутствует систематизация, поэтому сделана попытка создать банк типовых решений, который в дальнейшем может дополняться, уточняться, расширяться. Подробнее >>>

Источник: /

Просмотров: 129718

Дата добавления: 04.02.2014

На сайте представлены примеры программирования, которые будут полезны как для опытного разработчика схем на микроконтроллерах, так и для новичка. Особо рассматривается программирование микроконтроллеров для начинающих пользователей. Программные примеры программирования разбиты на различные разделы. Основную массу составляют примеры программирования микроконтроллеров avr и микроконтроллеров microchip. Пользователю предлагается познакомиться с различными примерами программирования и различными средами программирования: MicroLab, AVRStudio, MikroC, FloweCode. Представлены схемы на микроконтроллерах ведущих производителей: PIC и AVR. Рассматривается огромное количество схем для начинающих разработчиков. Если Вы начинающий радиолюбитель, то для Вас мы приготовили раздел микроконтроллеры для начинающих.

Современные микроконтроллеры относятся к классу микропроцессорных устройств. В основе принципа действия таких элементов лежит исполнение последовательного потока команд, называемого программой. Микроконтроллер получает программные команды в виде отдельных машинных кодов. Известно, что для создания и отладки программ, машинные коды подходят плохо, так как трудно воспринимаются человеком. Этот факт привел к появлению различных языков программирования и огромного количества различных компиляторов.

В основе языков программирования микроконтроллеров лежат классические языки для компьютеров. Единственным отличием становится ориентированность на работу со встроенными периферийными устройствами. Архитектура микроконтроллеров требует, например, наличия битово-ориентированных команд. Последние выполняют работу с отдельными линиями портов ввода/вывода или флагами регистров. Подобные команды отсутствуют в большинстве крупных архитектур. Например, ядро ARM, активно применяемое в микроконтроллерах, не содержит битовых команд, вследствие чего разработчикам пришлось создавать специальные методы битового доступа.

Популярное в разделе «MikroC»

Популярное в разделе «FloweCode»

Популярное в разделе «MicroLab»

Популярное в разделе «AVR Studio»

Популярное в разделе «Основы МП техники»

Популярное в разделе «Аналоговый и цифровой сигнал»

Популярное в разделе «Цифровая схемотехника»

Примеры программирования микроконтроллеров будут представлены на хорошо всем известном языке Си. А перед тем как постигать азы программирования микроконтроллеров и схемотехнику устройств на микроконтроллерах, авторам предлагается ещё раз вспомнить основы микропроцессорной техники, основы электроники, полупроводниковую электронику, аналоговую и цифровую схемотехнику, а так же азы аналогового и цифрового представления сигнала. Для тех, кому хочется получить новые знания в области современного программирования, можно будет познакомиться с графическим языком программирования LabView.

Выбор языка программирования зависит от множества факторов. В первую очередь, типо решаемых задач и необходимым качеством кода. Если Вы ведёте разработку малых по объёму и несложных программ, то можно использовать практически любой язык. Для компактного кода подойдет Ассемблер, а если ставятся серьезные задачи, то альтернативы С/С++ практически нет. Также необходимо учитывать доступность компилятора. В итоге самым универсальным решением можно назвать связку Ассемблера и C/C++. Для простого освоения языков, можно воспользоваться примерами программ для микроконтроллера. Использование примеров программирования упростит и ускорит процесс освоения программирования микроконтроллеров.

Схемы на микроконтроллерах позволят начинающим разработчикам освоить тонкости проектирования, моделирования и программирования микроконтроллеров.

3.

4 Триггер Шмитта. Разработка цифрового измерительного устройства с интерфейсом RS-485

Похожие главы из других работ:

Автоматизированная система для работы поликлиники

4.2.1 Триггер insteadofinsertдля таблицы расписание

При добавлении строки расписания проверяется есть ли кабинет из вставляемой строки в справочнике кабинет (таблица кабинет).Если его нет, то данный кабинет добавляется в справочник. Впротивномслучаепроисходитобычноедобавление. GO CREATE trigger [dbo]…

Логические основы устройства компьютера

2.5 Триггер как элемент памяти. Схема RS-триггера

Память (устройство, предназначенное для хранения данных и команд) является важной частью компьютера. Можно сказать, что она его и определяет: если вычислительное устройство не имеет памяти, то оно уже не компьютер…

Логические основы устройства компьютера

2.5.1 RS-триггер на вентилях ИЛИ-НЕ

RS-триггер «запоминает», на какой его вход подавался сигнал, соответствующий единице, в последний раз. Если сигнал был подан на S-вход, то триггер на выходе постоянно «сообщает», что хранит единицу. Если сигнал, соответствующий единице…

Логические основы цифровых устройств

1.2.8 RS-триггер

Триггер (лат. защёлка, спусковой крючок) — это электронная схема, широко применяемая в регистрах компьютера для надёжного запоминания разряда двоичного кода. Триггер имеет два устойчивых состояния…

Приложение с базой данных для учета договоров с поставщиками и клиентами

7.1 Триггер для добавления данных

1. Триггер для вставки и обновления данных в таблице Юридическое лицо, проверяющий допустимость ИНН CREATE TRIGGER [dbo].[СCINSERTION_CHECK] ON [dbo].[ЮридическоеЛицо] FOR INSERT…

Приложение с базой данных для учета договоров с поставщиками и клиентами

7.2 Триггер для удаления данных

Триггер для каскадного удаления данных из таблицы Обязательство при удалении записи из таблицы Договор TRIGGER [dbo].[СCASCADE_DEL] ON [dbo].[Договор] FOR DELETE AS BEGIN SET NOCOUNT ON; DELETE Обязательство FROM Обязательство a, deleted d WHERE a.Договор = d…

Проектирование базы данных «Гостиница»

4.5 Триггер

Дата отъезда должна быть больше даты отъезда. Рис. 9…

Проектирование базы данных ортопедического отделения больницы

2.3 Триггер

база данные оracle Ниже описано создание триггера, который выполняет определенную проверку: в один рабочий день может работать только одна бригада в ортопедическом отделении. График работы бригад находится в таблице «Grafik»…

Разработка устройства сопряжения с объектом управления

12. Триггер-защелка

Триггер “защелка” реализованный на D-триггере, необходим для переключения режимов считывания и записи в ОЗУ. Рис…

Сетевая база данных «Трудовая биржа»

6.1 Триггер для добавления данных

Данный триггер разрешает добавлять лишь только те данные, которые удовлетворяют условию, где поле INN больше 100000000 или меньше 999999999, если поле будет заполнено неверными данными, то программа выдаст сообщение: Неверно введен номер…

Сетевая база данных «Трудовая биржа»

6.2 Триггер для удаления данных

Данный триггер запрещает удалять данные, в которых поле имени начинается на «Вас». SET ANSI_NULLS ON GO SET QUOTED_IDENTIFIER ON GO CREATE TRIGGER [dbo].[DELETE_CHECK] ON [dbo]…

Сетевая база данных «Трудовая биржа»

6.3 Триггер для обновления данных

Данный триггер запрещает производить обновление поля INN, для уже существующих записей. SET ANSI_NULLS ON GO SET QUOTED_IDENTIFIER ON GO CREATE TRIGGER [dbo].[UPDATE_CHECK] ON [dbo]…

Триггер Шмитта: схемы, работа и приложения

Триггер Шмитта

, первоначально известный как термоэлектронный триггер, существует уже несколько десятилетий. До сих пор он способствовал изменяющим жизнь 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, который производит чистые цифровые импульсы.

Сегодня мы разработаем схему триггера Шмитта, а затем объясним, как она работает. Дополнительно 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 выходной сигнал прямоугольной формы. Часто выходное напряжение триггера Шмитта действует как опорное напряжение входных сигналов.Он предназначен для преобразования шума из аналоговой формы входного сигнала в цифровой сигнал.

Триггер Шмитта

также может быть бистабильной схемой. Бистабильная схема имеет устойчивые колебания высокого и низкого выходного напряжения, когда входной сигнал достигает желаемого порогового уровня.

2. Типы триггера Шмитта

Несомненно, существует несколько логических интегральных схем с триггерами Шмитта в качестве одного из компонентов. В нашем случае, однако, мы будем основывать наш интерес на триггере Шмитта своими руками, который у нас будет.

Типы включают;

  • Триггер Шмитта на основе операционного усилителя и
  • Триггер Шмитта на основе транзистора.

Дальнейшее объяснение вышеупомянутых типов дано в рамках общей схемы триггеров Шмитта.

3.Как работает триггер Шмитта?

Триггер Шмитта использует концепцию положительной обратной связи для достижения своего функционирования. Другими словами, он возьмет выходной образец, а затем вернет его во входной источник.Таким образом, на выходе будет усиление.

(объяснение положительных отзывов).

Усиление помогает настроить выход компаратора на свое состояние по желанию. Кроме того, он обеспечивает постоянство состояния на предусмотренном 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 контура

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

Далее, когда мы переходим 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 отметили, 1.98 проводящее напряжение T2 низкое. Кроме того, базовое напряжение на выводе транзистора составляет 1,28 В, что выше, чем напряжение на выводах эмиттера транзистора при 0,7 В.

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

Триггер Шмитта на транзисторах

Затем входное напряжение схемы при базовом напряжении T1 клеммы начнет отказываться.При этом напряжение на выводе базы выйдет за пределы 0,7 В на выводе эмиттера транзистора, а затем вызовет отключение транзистора.

Вся процедура зависит от отказа тока эмиттера до точки, в которой транзистор находит режим прямого включения. Позже как базовое напряжение на выводе T2, так и напряжение коллектора возрастут.

Однако иногда через T2 протекает небольшой ток, и этот ток способен отключать T1 и понижать напряжение эмиттера.В таком случае вы снизите входное напряжение схемы примерно до 1,3 В, чтобы отключить T1.

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

Триггерные схемы Шмитта на базе операционных усилителей

Триггерные схемы Шмитта на базе операционных усилителей имеют два основных подразделения; неинвертирующий вход и инвертирующий триггеры Шмитта.

Инвертирующая цепь триггера Шмитта

Для инвертирующего входа триггера Шмитта используется инвертирующий терминал операционного усилителя (операционного усилителя).Кроме того, выходной сигнал, генерируемый в инвертирующем режиме, имеет противоположную полярность, и вам нужно будет подать его на неинвертирующий терминал, чтобы получить положительную обратную связь.

Инвертирующая цепь триггера Шмитта

Объяснение и формула схемы инвертирующего триггера Шмитта выше;

VREF меньше VIN приводит к выходу компаратора -VSAT. И наоборот, если -VREF немного больше, чем VIN (более отрицательный), на выходе будет VSAT.Следовательно, Vo (выходное напряжение компаратора) будет либо -VSAT, либо VSAT. Но вам придется управлять входными напряжениями схемы с помощью R2 или R1, чтобы регулировать изменения состояния схемы.

Значения формул -VREF и VREF;

  1. V REF = (V O * R 2 ) / (R 1 + R 2 )

2. V O = V SAT , следовательно,

3. V REF = (V SAT * R 2 ) / (R 1 + R 2 )

4.-V REF = (V O * R 2 ) / (R 1 + R 2 )

5. V O = -V SAT , следовательно,

6. -V REF = (-V SAT * R 2 ) / (R 1 + R 2 )

Иногда можно встретить VREF, называемое верхним пороговым напряжением (VUT), тогда как -VREF — нижнее пороговое напряжение (VLT).

Схема неинвертирующего триггера Шмитта

Во втором режиме схемы триггера Шмитта на базе операционного усилителя вы прикладываете входное напряжение схемы к неинвертирующей входной клемме операционного усилителя.После этого эмиттерный резистор R1 позволит выходному напряжению вернуться к неинвертирующей клеммной цепи.

Схема неинвертирующего триггера Шмитта

Допустим, вначале выходное напряжение было на уровне 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, 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 дребезга переключателя.
  • Затем вы можете использовать триггеры Шмитта для реализации релаксационного генератора, особенно в конструкциях с обратной связью.
  • Также их можно использовать в генераторах функций и источниках питания.
  • Кроме того, схема триггера изменяет синусоидальную волну на прямоугольную.
  • Наконец, вы можете включить их в цифровые схемы в качестве преобразования сигнала, чтобы помочь в удалении сигнальных цепей.

Итого

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

Даже при высокой эффективности триггера лучше иметь некоторые превентивные меры, такие как.Вождение операционного усилителя в рельсы. Будет больше потребляемой мощности, а значит, вам понадобится источник большой мощности. Несмотря на ограничение, вы избавитесь от зашумленных сигналов и уменьшите количество переходов между несколькими выходами.

Возникли проблемы с настройкой схемы или застряли в проекте? Свяжитесь с нами, чтобы получить более подробную информацию.

Как работает триггер Шмитта

Практически любая цифровая схема, используемая в современной высокоскоростной передаче данных, требует некоторого действия триггера Шмитта на своих входах.

Почему используется триггер Шмитта

Основная цель триггера Шмитта здесь — устранить шум и помехи на линиях передачи данных и обеспечить хороший чистый цифровой выход с быстрыми переходами фронтов.

Время нарастания и спада цифрового выхода должно быть достаточно низким, чтобы его можно было использовать в качестве входных сигналов для следующих каскадов в цепи. (Многие ИС имеют ограничения на тип перехода фронта, который может появляться на входе.)

Основное преимущество триггеров Шмитта заключается в том, что они очищают зашумленные сигналы, сохраняя при этом высокую скорость потока данных, в отличие от фильтров, которые могут фильтровать выводит шум, но значительно снижает скорость передачи данных.

Триггеры Шмитта также часто встречаются в схемах, которым нужна форма сигнала с медленными переходами по краям для преобразования в цифровую форму сигнала с быстрыми и чистыми переходами по краям.

Триггер Шмитта может преобразовывать практически любую аналоговую форму волны, такую ​​как синусоидальная или пилообразная волна, в цифровой сигнал ВКЛ-ВЫКЛ с быстрыми переходами фронтов. Триггеры Шмитта представляют собой активные цифровые устройства с одним входом и одним выходом, такие как буфер или инвертор.

Во время работы цифровой выход может быть высоким или низким, и этот выход меняет состояние только тогда, когда его входное напряжение становится выше или ниже двух предварительно установленных пределов порогового напряжения.Если выходное значение окажется низким, выходное значение не изменится на высокий, если входной сигнал не превысит определенный верхний пороговый предел.

Аналогично, если выходное значение окажется высоким, выход не изменится на низкий, пока входной сигнал не опустится ниже определенного нижнего порогового значения.

Нижний порог несколько ниже верхнего порогового значения. На вход можно подавать любой вид сигнала (синусоидальные волны, пилообразные, звуковые волны, импульсы и т. Д.), Если его амплитуда находится в пределах рабочего диапазона напряжения.

Диаграмма для объяснения триггера Шмитта

На приведенной ниже диаграмме показан гистерезис, возникающий в результате верхнего и нижнего пороговых значений входного напряжения. Каждый раз, когда входной сигнал выше верхнего порогового значения, выходной сигнал высокий.

Когда входной сигнал ниже нижнего порога, выход низкий, а когда напряжение входного сигнала оказывается между верхним и нижним пороговыми пределами, выход сохраняет свое предыдущее значение, которое может быть высоким или низким.

Расстояние между нижним и верхним порогами называется промежутком гистерезиса.Выход всегда сохраняет свое предыдущее состояние до тех пор, пока вход не изменится в достаточной степени, чтобы вызвать его изменение. Отсюда и обозначение «триггера» в названии.

Триггер Шмитта работает во многом так же, как бистабильная схема защелки или бистабильный мультивибратор, поскольку он имеет внутреннюю 1-битную память и меняет свое состояние в зависимости от условий триггера.

Использование серии IC 74XX для работы триггера Шмитта

Texas Instruments обеспечивает функции триггера Шмитта почти во всех своих технологических семействах, от старого семейства 74XX до последнего семейства AUP1T.

Эти ИС могут иметь инвертирующий или неинвертирующий триггер Шмитта. Большинство триггерных устройств Шмитта, таких как 74HC14, имеют пороговые уровни при фиксированном соотношении Vcc.

Этого может хватить для большинства приложений, но иногда пороговые уровни необходимо изменять в зависимости от условий входного сигнала.

Например, диапазон входного сигнала может быть меньше фиксированного гистерезисного промежутка. Пороговые уровни могут быть изменены в ИС, таких как 74HC14, путем подключения резистора отрицательной обратной связи от выхода к входу вместе с другим резистором, соединяющим входной сигнал со входом устройства.

Это обеспечивает положительную обратную связь, необходимую для гистерезиса, а зазор гистерезиса теперь можно регулировать, изменяя значения двух добавленных резисторов или используя потенциометр. Резисторы должны быть достаточно большого номинала, чтобы поддерживать входной импеданс на высоком уровне.

Триггер Шмитта — это простая концепция, но его изобрели только в 1934 году, когда американский ученый по имени Отто Х. Шмитт был еще аспирантом.

Об Отто Х. Шмитте

Он не был инженером-электриком, так как его исследования были сосредоточены на биологической инженерии и биофизике.Он придумал триггер Шмитта, когда пытался создать устройство, которое имитировало бы механизм распространения нервных импульсов в нервах кальмара.

Его диссертация описывает «термоэлектронный триггер», который позволяет преобразовывать аналоговый сигнал в цифровой, который либо полностью включен, либо выключен («1» или «0»).

Он не знал, что крупные производители электроники, такие как Microsoft, Texas Instruments и NXP Semiconductors, не могли бы существовать так, как они есть сегодня, без этого уникального изобретения.

Триггер Шмитта оказался настолько важным изобретением, что он используется в механизмах ввода практически всех цифровых электронных устройств, представленных на рынке.

Что такое триггер Шмитта

Концепция триггера Шмитта основана на идее положительной обратной связи и на том факте, что любую активную схему или устройство можно заставить действовать как триггер Шмитта, применив положительную обратную связь, так что петлевое усиление больше единицы.

Выходное напряжение активного устройства ослабляется на определенную величину и применяется в качестве положительной обратной связи на входе, которая эффективно добавляет входной сигнал к ослабленному выходному напряжению.Это создает гистерезис с верхним и нижним пороговыми значениями входного напряжения.

Большинство стандартных буферов, инверторов и компараторов используют только одно пороговое значение. Выход меняет состояние, как только форма входного сигнала пересекает этот порог в любом направлении.

Как работает триггер Шмитта

Шумный входной сигнал или сигнал с медленной формой волны будут появляться на выходе в виде серии шумовых импульсов.

Триггер Шмитта очищает это состояние — после того, как выход меняет состояние, когда его вход пересекает пороговое значение, само пороговое значение также изменяется, поэтому теперь входное напряжение должно двигаться дальше в противоположном направлении, чтобы снова изменить состояние.

Помехи или помехи на входе не появятся на выходе, если их амплитуда не окажется больше разницы между двумя пороговыми значениями.

Любой аналоговый сигнал, такой как синусоидальные сигналы или аудиосигналы, можно преобразовать в серию импульсов включения-выключения с быстрыми переходами с четкими фронтами. Существует три метода реализации положительной обратной связи для формирования схемы триггера Шмитта.

Как работает обратная связь в триггере Шмитта

В первой конфигурации обратная связь добавляется непосредственно к входному напряжению, поэтому напряжение должно сместиться на большую величину в противоположном направлении, чтобы вызвать другое изменение выходного сигнала.

Это обычно называется параллельной положительной обратной связью.

Во второй конфигурации обратная связь вычитается из порогового напряжения, что имеет тот же эффект, что и добавление обратной связи к входному напряжению.

Это образует последовательную цепь положительной обратной связи, которую иногда называют схемой динамического порога. Схема резистор-делитель обычно устанавливает пороговое напряжение, которое является частью входного каскада.

Первые две схемы можно легко реализовать с помощью одного операционного усилителя или двух транзисторов вместе с несколькими резисторами.Третий метод немного сложнее и отличается тем, что не имеет обратной связи ни с какой частью этапа ввода.

В этом методе используются два отдельных компаратора для двух пороговых предельных значений и триггер в качестве 1-битного элемента памяти. К компараторам не применяется положительная обратная связь, поскольку они содержатся в элементе памяти. Каждый из этих трех методов более подробно объясняется в следующих параграфах.

Все триггеры Шмитта являются активными устройствами, которые полагаются на положительную обратную связь для достижения своего гистерезисного действия.Выходной сигнал переходит в «высокий», когда входной сигнал поднимается выше определенного предустановленного верхнего порогового значения, и переходит в «низкий», когда входной сигнал опускается ниже нижнего порогового значения.

Выход сохраняет свое предыдущее значение (низкое или высокое), когда вход находится между двумя пороговыми пределами.

Этот тип схемы часто используется для очистки зашумленных сигналов и преобразования аналоговой формы волны в цифровую (единицы и нули) с четкими и быстрыми переходами фронтов.

Типы обратной связи в схемах триггера Шмитта

Существует три метода, обычно используемых при реализации положительной обратной связи для формирования схемы триггера Шмитта.Эти методы — параллельная обратная связь, последовательная обратная связь и внутренняя обратная связь, которые обсуждаются ниже.

Методы параллельной и последовательной обратной связи фактически являются двойными версиями одного и того же типа цепи обратной связи. Параллельная обратная связь Схема параллельной обратной связи иногда называется модифицированной схемой входного напряжения.

В этой схеме обратная связь добавляется непосредственно к входному напряжению и не влияет на пороговое напряжение. Поскольку обратная связь добавляется к входу, когда выход меняет состояние, входное напряжение должно сместиться на большую величину в противоположном направлении, чтобы вызвать дальнейшее изменение выхода.

Если на выходе низкий уровень, а входной сигнал увеличивается до точки, в которой он пересекает пороговое напряжение, и выходной сигнал изменяется на высокий.

Часть этого выхода подается непосредственно на вход через контур обратной связи, который «помогает» выходному напряжению оставаться в новом состоянии.

Это эффективно увеличивает входное напряжение, что имеет тот же эффект, что и понижение порогового напряжения.

Само пороговое напряжение не изменяется, но теперь вход должен двигаться дальше в нисходящем направлении, чтобы перевести выход в низкое состояние.Как только выход становится низким, этот же процесс повторяется, чтобы вернуться в высокое состояние.

В этой схеме не обязательно использовать дифференциальный усилитель, так как любой несимметричный неинвертирующий усилитель будет работать.

И входной сигнал, и выходная обратная связь подаются на неинвертирующий вход усилителя через резисторы, и эти два резистора образуют взвешенный параллельный сумматор. Если есть инвертирующий вход, он устанавливается на постоянное опорное напряжение.

Примерами параллельных цепей обратной связи являются схема триггера Шмитта с коллекторной связью или схема неинвертирующего операционного усилителя, как показано:

Последовательная обратная связь

Схема динамического порога (последовательная обратная связь) работает в в основном так же, как и параллельная цепь обратной связи, за исключением того, что обратная связь с выхода напрямую изменяет пороговое напряжение, а не входное напряжение.

Обратная связь вычитается из порогового напряжения, что имеет тот же эффект, что и добавление обратной связи к входному напряжению. Как только вход пересекает границу порогового напряжения, пороговое напряжение изменяется на противоположное значение.

Теперь вход должен измениться в большей степени в противоположном направлении, чтобы снова изменить состояние выхода. Выход изолирован от входного напряжения и влияет только на пороговое напряжение.

Следовательно, входное сопротивление для этой последовательной цепи можно сделать намного выше, чем для параллельной.Эта схема обычно основана на дифференциальном усилителе, где вход подключен к инвертирующему входу, а выход подключен к неинвертирующему входу через резистивный делитель напряжения.

Делитель напряжения устанавливает пороговые значения, а контур действует как сумматор последовательного напряжения. Примерами этого типа являются классический транзисторный триггер Шмитта с эмиттерной связью и схема инвертирующего операционного усилителя, как показано здесь:

Внутренняя обратная связь

В этой конфигурации триггер Шмитта создается с использованием двух отдельных компараторов ( без гистерезиса) для двух пороговых значений.

Выходы этих компараторов подключены к входам установки и сброса триггера RS. Положительная обратная связь содержится в триггере, поэтому обратная связь с компараторами отсутствует. Выход триггера RS переключается на высокий уровень, когда входной сигнал превышает верхний порог, и переключается на низкий уровень, когда входной сигнал опускается ниже нижнего порога.

Когда вход находится между верхним и нижним порогами, выход сохраняет свое предыдущее состояние. Примером устройства, в котором используется эта технология, является 74HC14 производства NXP Semiconductors и Texas Instruments.

Эта часть состоит из компаратора верхнего порога и компаратора нижнего порога, которые используются для установки и сброса триггера RS. Триггер Шмитта 74HC14 — одно из самых популярных устройств для сопряжения реальных сигналов с цифровой электроникой.

Два пороговых значения в этом устройстве установлены на фиксированное соотношение Vcc. Это сводит к минимуму количество деталей и сохраняет схему простой, но иногда пороговые уровни необходимо изменять для различных типов условий входного сигнала.

Например, диапазон входного сигнала может быть меньше фиксированного диапазона напряжения гистерезиса. Пороговые уровни можно изменить в 74HC14, подключив резистор отрицательной обратной связи между выходом и входом и еще один резистор, подключив входной сигнал к входу.

Это эффективно снижает фиксированные 30% положительной обратной связи до некоторого более низкого значения, например 15%. Для этого важно использовать резисторы большого номинала (мегаомный диапазон), чтобы поддерживать высокое входное сопротивление.

Преимущества триггера Шмитта

Триггеры Шмитта служат цели в любой системе высокоскоростной передачи данных с той или иной формой цифровой обработки сигналов. Фактически, они служат двойной цели: устранять шум и помехи в линиях передачи данных, сохраняя при этом высокую скорость потока данных, и преобразовывать случайную аналоговую форму волны в цифровую форму сигнала включения-выключения с быстрыми и четкими переходами по краям.

Это дает преимущество перед фильтрами, которые могут отфильтровывать шум, но значительно замедляют скорость передачи данных из-за их ограниченной полосы пропускания.Кроме того, стандартные фильтры не могут обеспечить хороший, чистый цифровой выход с быстрыми переходами краев, когда применяется медленная форма входного сигнала.

Эти два преимущества триггеров Шмитта объясняются более подробно следующим образом: Шумные входные сигналы Влияние шума и помех является серьезной проблемой в цифровых системах, поскольку используются более длинные и длинные кабели и требуются все более и более высокие скорости передачи данных.

Некоторые из наиболее распространенных способов снижения шума включают использование экранированных кабелей, использование скрученных проводов, согласование импедансов и уменьшение выходных сопротивлений.

Эти методы могут быть эффективными для снижения шума, но на входной линии все равно останется некоторый шум, который может вызвать нежелательные сигналы в цепи.

Большинство стандартных буферов, инверторов и компараторов, используемых в цифровых схемах, имеют только одно пороговое значение на входе. Таким образом, выход меняет состояние, как только форма входного сигнала пересекает этот порог в любом направлении.

Если сигнал случайного шума пересекает эту пороговую точку на входе несколько раз, он будет виден на выходе как серия импульсов.Кроме того, на выходе может появиться форма волны с медленными переходами краев в виде серии колеблющихся шумовых импульсов.

Иногда для уменьшения этого дополнительного шума используется фильтр, например, в сети RC. Но каждый раз, когда такой фильтр используется на пути данных, он значительно снижает максимальную скорость передачи данных. Фильтры блокируют шум, но они также блокируют высокочастотные цифровые сигналы.

Триггер Шмитта Фильтры

Триггер Шмитта убирает это вверх. После того, как выход меняет свое состояние, когда его вход пересекает порог, сам порог также изменяется, поэтому вход должен двигаться дальше в противоположном направлении, чтобы вызвать другое изменение выхода.

Из-за этого эффекта гистерезиса использование триггеров Шмитта, вероятно, является наиболее эффективным способом уменьшения шума и помех в цифровой схеме. Проблемы с шумом и помехами обычно можно решить, если не устранить, добавив гистерезис на входной линии в виде триггера Шмитта.

Пока амплитуда шума или помех на входе меньше ширины гистерезисного промежутка триггера Шмитта, шум на выходе не будет.

Даже если амплитуда немного больше, это не должно влиять на выход, если входной сигнал не центрирован на гистерезисном промежутке. Пороговые уровни, возможно, придется отрегулировать для достижения максимального устранения шума.

Это можно легко сделать, изменив номиналы резистора в цепи положительной обратной связи или используя потенциометр.

Основное преимущество триггера Шмитта по сравнению с фильтрами заключается в том, что он не снижает скорость передачи данных, а в некоторых случаях фактически ускоряет ее за счет преобразования медленных сигналов в быстрые (более быстрые переходы краев).Практически любая цифровая ИС, представленная сегодня на рынке, использует ту или иную форму триггерного действия Шмитта (гистерезис) на своих цифровых входах.

К ним относятся микроконтроллеры, микросхемы памяти, логические элементы и т. Д. Хотя эти цифровые ИС могут иметь гистерезис на своих входах, многие из них также имеют ограничения на время нарастания и спада на входе, отображаемые в их спецификациях, и это необходимо учитывать. Идеальный триггер Шмитта не имеет ограничений по времени нарастания или спада на входе.

Медленные входные сигналы иногда гистерезисный промежуток слишком мал, или есть только одно пороговое значение (устройство триггера не Шмитта), при котором выходной сигнал становится высоким, если входной сигнал превышает пороговое значение, и выходной сигнал становится низким, если входной сигнал падает ниже него.

В подобных случаях существует граничная область вокруг порогового значения, и медленный входной сигнал может легко вызвать колебания или избыточный ток, протекающий через цепь, что может даже повредить устройство. Эти медленные входные сигналы могут иногда возникать даже в быстрые цифровые схемы в условиях включения питания или других условиях, когда фильтр (например, RC-сеть) используется для подачи сигналов на входы.

Проблемы этого типа часто возникают в схемах устранения дребезга ручных переключателей, длинных кабелей или проводов, а также в сильно нагруженных схемах.

Например, если сигнал медленного нарастания (интегратор) применяется к буферу и он пересекает единственную пороговую точку на входе, выход изменит свое состояние (например, с низкого на высокое). Это инициирующее действие может привести к мгновенному потреблению дополнительного тока от источника питания, а также к небольшому снижению уровня мощности VCC.

Этого изменения может быть достаточно, чтобы выход снова изменил свое состояние с высокого на низкое, поскольку буфер определяет, что вход снова пересек пороговое значение (несмотря на то, что вход остается прежним).Это может повториться снова в обратном направлении, так что на выходе появится серия осциллирующих импульсов.

Использование триггера Шмитта в этом случае не только устранит колебания, но также преобразует медленные переходы фронтов в чистую серию импульсов ВКЛ-ВЫКЛ с почти вертикальными переходами фронтов. Выход триггера Шмитта затем можно использовать в качестве входа для следующего устройства в соответствии с его характеристиками времени нарастания и спада.

(Хотя колебания могут быть устранены с помощью триггера Шмитта, при переходе все еще может существовать избыточный ток, который, возможно, потребуется исправить другим способом.)

Триггер Шмитта также используется в тех случаях, когда аналоговый вход, такой как синусоидальный сигнал, звуковой сигнал или пилообразный сигнал, необходимо преобразовать в прямоугольный сигнал или какой-либо другой тип цифрового сигнала ВКЛ-ВЫКЛ с быстрым фронтом. переходы.

Как это работает и приложения

Привет, друзья, добро пожаловать на Kohiki.com ВСЕ ОБ ЭЛЕКТРОНИКЕ. Итак, в этой статье мы поговорим о триггере Шмитта. И мы поймем, что это за триггер Шмитта, какова цель использования этого триггера Шмитта в электрических и электронных системах и как его можно сконструировать.

Ограничение цепи компаратора

Теперь, в последней статье о компараторе, мы увидели, что его можно использовать для сравнения двух уровней напряжения. Но проблема с этим компаратором в том, что если входной сигнал зашумлен, это повлияет на ваш выход. И вы не получите желаемого результата.

Итак, допустим, у нас есть один компаратор, и к этому компаратору мы применили эти входные сигналы V1 и V2. Теперь предположим, что этот сигнал V1 является входным сигналом, а этот сигнал V2 является опорным сигналом.И предположим, что эти сигналы — идеальные сигналы.

Итак, в этом случае, поскольку V1 больше, чем V2, вы должны получить постоянное высокое выходное напряжение. Но если этот сигнал V1 зашумлен, в этом случае возможно, что он может повлиять на ваше выходное напряжение. Итак, скажем, из-за шума этот сигнал V1 выглядит так. Итак, если вы наблюдаете этот сигнал V1, то вы можете заметить здесь, что этот сигнал V1 пересекает этот сигнал V2 в этих двух местах. Таким образом, в течение периода времени, в течение которого этот сигнал V1 меньше, чем V2, в течение этого периода вы получите низкое напряжение.

Итак, из-за шума вы увидите изменение выходного напряжения. Или мы можем сказать, что выход будет затронут из-за шума в этом входном сигнале. Итак, можно сказать, что этот компаратор не застрахован от шума. И из-за этого это может повлиять на ваш результат. Теперь такой проблемы можно избежать, используя триггер Шмитта.


Что такое триггер Шмитта и как он работает

Теперь этот триггер Шмитта представляет собой не что иное, как компаратор с гистерезисом.Это означает, что у него есть два пороговых напряжения. Один из них — это верхнее пороговое напряжение, которое соответствует переходу от низкого к высокому уровню. И второе — это нижнее пороговое напряжение, которое соответствует переходу от высокого к низкому уровню. А это символ триггера Шмитта.

Итак, теперь давайте разберемся, как работает эта схема SchmittTrigger. Итак, предположим, что сигнал, представленный красным цветом, является входным сигналом. И эти два являются верхним и нижним пороговым напряжением для данного триггера Шмитта.

Итак, теперь давайте посмотрим, как этот триггер Шмитта будет реагировать на данный входной сигнал. А здесь предположим, что начальное напряжение на нем равно нулю. Итак, как вы можете видеть здесь, изначально входной сигнал равен нулю, и постепенно он увеличивается. Таким образом, выходной сигнал этого триггера Шмитта будет оставаться низким до тех пор, пока входной сигнал не пересечет это верхнее пороговое напряжение.

Итак, до этого момента ваш выходной сигнал будет оставаться нулевым. И с этого момента ваш выходной сигнал будет оставаться высоким.Теперь, если вы наблюдаете здесь, как только этот входной сигнал пересекает это верхнее пороговое напряжение, затем после того, как он отклоняется около этого верхнего порогового напряжения. Но также и ваш выходной сигнал останется высоким. И он перейдет на низкое напряжение только тогда, когда этот входной сигнал станет ниже этого нижнего порогового напряжения.

Итак, на этом этапе ваша производительность снова станет низкой. И он будет оставаться низким до тех пор, пока входной сигнал не пересечет это верхнее пороговое напряжение. Итак, опять же, на этом этапе ваша производительность станет высокой.И после этого он будет оставаться высоким. Итак, как вы можете видеть здесь, даже если ваш входной сигнал колеблется в пределах этого верхнего и нижнего порогового напряжения, ваш выходной сигнал также не изменится. И останется неизменным.

Итак, можно сказать, что этот триггер Шмитта обеспечивает помехозащищенность в этом диапазоне. И разница между этим верхним и нижним пороговым напряжением известна как напряжение гистерезиса триггера Шмитта. Таким образом, в основном это напряжение гистерезиса определяет помехозащищенность данного триггера Шмитта.


Кривая гистерезиса инвертирующего и не инвертирующего триггера Шмитта

Итак, если вы посмотрите на этот пример, есть четыре параметра, которые необходимы для определения триггера Шмитта. Первые два являются высокими и низкими уровнями выходного сигнала триггера Шмитта, а оставшиеся два — это верхнее и нижнее пороговые напряжения, которые будут определять экземпляр запуска для триггера Шмитта.

Итак, эти четыре параметра определяют характеристики триггеров Шмитта.И характеристики триггера Шмитта графически могут быть представлены этой кривой передаточной характеристики. Итак, здесь по оси X у нас есть входное напряжение, а по оси Y — выходное напряжение. Итак, теперь для данного примера изобразим передаточную характеристику триггера Шмитта.

Итак, если ваш входной сигнал меньше верхнего порогового уровня напряжения триггера Шмитта, в этом случае ваш выходной сигнал останется низким. И как только он пересекает этот верхний пороговый уровень напряжения, ваш выходной сигнал станет высоким.И если входной сигнал выходит за пределы этого верхнего порогового уровня напряжения, тогда ваш выход также останется высоким. Теперь предположим, что если ваш входной сигнал начнет уменьшаться, то и ваш выходной сигнал останется высоким. И он будет оставаться высоким до тех пор, пока ваш входной сигнал не опустится ниже этого нижнего порогового уровня напряжения.

Итак, как только ваш входной сигнал станет ниже этого нижнего порогового напряжения, ваш выход снова станет низким напряжением. И если ваш входной сигнал опускается ниже этого нижнего порогового напряжения, ваш выход также останется низким.Итак, вот как можно представить триггер Шмитта с использованием этих передаточных характеристик. Таким образом, эта передаточная характеристика также известна как кривая гистерезиса для триггера Шмитта.

Итак, теперь, если ваши уровни выходного напряжения и VL равны и противоположны по полярности, в этом случае ваша кривая передаточных характеристик будет симметричной относительно оси Y. И, предоставляя опорное напряжение в качестве входа для этого триггера Шмитта, мы можем сдвинуть эту кривую либо вправо, либо влево.

Итак, триггер Шмитта, который имеет такую ​​кривую передаточной характеристики, известен как неинвертирующий триггер Шмитта. Потому что здесь, как только ваш входной сигнал пересекает этот верхний пороговый уровень напряжения, ваш выход станет высоким, а когда ваш входной сигнал будет меньше этого нижнего порогового напряжения, в это время ваш выход станет низким. Итак, мы можем сказать, что эта передаточная характеристика является кривой для неинвертирующего триггера Шмитта. Точно так же у нас может быть кривая гистерезиса для инвертирующего триггера Шмитта.


Передаточные характеристики инвертирующего

Триггер Шмитта

Итак, в случае с инвертирующим триггером Шмитта. всякий раз, когда ваш входной сигнал меньше верхнего порогового уровня напряжения в это время, ваш выходной сигнал будет высоким. И как только он пересекает верхний пороговый уровень напряжения, тогда ваш выход станет низким напряжением. И если мы выйдем за пределы этого верхнего порогового уровня напряжения, тогда и ваш выход останется низким. Теперь предположим, что этот входной сигнал начинает уменьшаться, тогда ваш выход также останется низким.И он будет оставаться низким до тех пор, пока ваш входной сигнал не пересечет нижний пороговый уровень напряжения.

Итак, как только этот входной сигнал пересекает этот нижний пороговый уровень напряжения, тогда ваш выход снова станет высоким. Итак, это кривая передаточной характеристики инвертирующего триггера Шмитта. И эту кривую можно сдвинуть вправо или влево, предоставив внешнее опорное напряжение в качестве входа для этого инвертирующего триггера Шмитта.

Итак, это символ инвертирующего триггера Шмитта.Итак, если вы посмотрите здесь, кривая гистерезиса внутри этого треугольника — это кривая гистерезиса для инвертирующего триггера Шмитта. Или это может быть даже представлено добавлением пузыря на выемке неинвертирующего триггера Шмитта.


Конструкция инвертирующего триггера Шмитта (с производной)

Итак, теперь это сказано, теперь давайте посмотрим, как мы можем разработать этот инвертирующий и неинвертирующий триггеры Шмитта. Итак, доступно множество микросхем, которые можно напрямую использовать в качестве триггера Шмитта.Но этот триггер Шмитта также может быть разработан с использованием операционного усилителя и компараторов. Или даже он может быть разработан с использованием транзисторов.

Итак, в этой статье мы поймем, как этот инвертирующий и неинвертирующий триггер Шмитта может быть сконструирован с использованием операционного усилителя. Итак, это пример инвертирования триггера Шмитта, который разрабатывается с использованием операционного усилителя. Итак, здесь вход подается на инвертирующий терминал, и имеется положительная обратная связь от выхода к стороне входа. Итак, теперь давайте разберемся, как эта схема будет действовать как инвертирующий триггер Шмитта.

Итак, предположим, что напряжение на этой неинвертирующей клемме равно V +. Теперь для этой схемы, когда ваше Vin больше, чем V +, в это время ваше выходное напряжение станет низким. И всякий раз, когда ваш Vin меньше V +, в это время ваш выход будет высоким.

Итак, прежде всего, давайте найдем выражение для этого V +. И его можно найти, применив KCL на этом узле. Итак, применяя KCL, мы можем записать V + минус ноль, деленное на R1, плюс V + минус V out, деленное на R2, равное нулю.Это означает, что сумма этих двух токов равна нулю. И если мы упростим его, мы получим выражение для V + как, R1 плюс R1, деленное на R1 + R2, умноженное на это напряжение Vout.

Теперь предположим, что выход этого триггера Шмитта равен высокому напряжению. Это VH. И в этом состоянии предположим, что напряжение V + равно V1. Итак, мы можем записать это напряжение V1 как R1, деленное на (R1 + R2), умноженное на это напряжение VH.

Итак, когда ваш входной сигнал Vin больше, чем это напряжение V1, в этом случае на выходе этого операционного усилителя или триггера Шмитта будет низкое напряжение.Итак, теперь, когда ваш входной сигнал Vin больше, чем это напряжение V1, в этом случае ваш выход станет низким. И это напряжение V1 известно как верхнее пороговое напряжение этого инвертирующего триггера Шмитта.

Итак, мы можем сказать, что верхнее пороговое напряжение для инвертирующего триггера Шмитта равно R1, деленному на R1 + R2, умноженному на это напряжение Vh. Теперь, когда это условие выполнено, в это время ваш выход этого триггера Шмитта станет низким напряжением. И он будет оставаться низким до тех пор, пока этот входной сигнал Vin не станет меньше этого напряжения V +.

Теперь, как только этот выходной сигнал этих триггеров Шмитта станет низким, в этом случае ваш V + станет R1, деленным на (R1 + R2), умноженное на это напряжение VL. И пусть в этих условиях это напряжение V + как V2. Теперь, в этом состоянии, выходной сигнал этого триггера Шмидта станет высоким только тогда, когда этот входной сигнал Vin меньше этого напряжения V2. Таким образом, всякий раз, когда это условие выполняется в это время, выходной сигнал этого триггера Шмитта снова становится высоким.

Итак, это напряжение V2 известно как нижнее пороговое напряжение триггера Шмитта.Итак, мы можем сказать, что нижнее пороговое напряжение этого триггера Шмита равно R1, деленному на (R1 + R2), умноженное на это напряжение VL. И верхнее пороговое напряжение равно R1, деленному на (R1 + R2), умноженное на это напряжение VH. И разница между этим верхним и нижним пороговым напряжением известна как напряжение гистерезиса триггера Шмитта. И в основном это напряжение гистерезиса определяет помехозащищенность триггера Шмитта.

Итак, скажем, например, в этом состоянии он равен 12 В, а VL равен -12 В.R1 равно R2 равно R. Таким образом, в этом состоянии верхнее пороговое напряжение для данного триггера Шмитта станет 6 В. А нижнее пороговое напряжение станет -6В. И гистерезис будет равен 6 минус-6. Это равно 12 В. Таким образом, мы можем разработать инвертирующий триггер Шмитта с помощью операционного усилителя. И мы даже можем сдвинуть передаточную кривую вправо или влево, предоставив внешнее опорное напряжение в качестве входа для этого инвертирующего триггера Шмитта.


Конструкция неинвертирующего триггера Шмитта (с производной)

Итак, теперь об этом говорится, а теперь давайте посмотрим, как мы можем разработать неинвертирующий триггер Шмитта, используя этот операционный усилитель.Итак, здесь мы применили вход на неинвертирующем терминале, и есть положительная обратная связь с выхода на стороне входа. Итак, теперь давайте разберемся, как эта схема будет действовать как неинвертирующий триггер Шмитта. Итак, еще раз предположим, что напряжение в этом узле равно V +. И здесь, если вы заметили, инвертирующий терминал находится под потенциалом земли. Таким образом, всякий раз, когда V + больше нуля, в этом случае выход этого операционного усилителя будет высоким. И всякий раз, когда V + меньше нуля, в этом случае выход операционного усилителя будет ниже.

Итак, прежде всего, найдем выражение для этого напряжения V +. Итак, еще раз, давайте применим KCL на этом конкретном узле. Итак, применяя KCL, мы можем записать V + минус Vin, деленное на R1, плюс V + минус Vout, разделенное на R2, что равно нулю. Или мы можем сказать, что V +, умноженное на единицу, деленную на R1, плюс единицу, деленную на R2, то есть Vin, деленное на R1 плюс, Vout, деленное на R2. А если упростить, то получим выражение V + как R2, деленное на R1 + R2. умноженное на это входное напряжение Vin плюс R1, деленное на (R1 + R2), умноженное на это напряжение Vout.

Итак, это выражение V + через входное и выходное напряжение. Теперь, здесь, сначала предположим, что выход этого операционного усилителя низкий, то есть Vout равен VL. И в этом состоянии, скажем, это напряжение V + как напряжение V1. Таким образом, выражение V1 превратится в R2, деленное на R1 + R2, умноженное на это входное напряжение Vin, плюс R1, деленное на R1 + R2, умноженное на это напряжение VL. Итак, всякий раз, когда это напряжение V1 больше нуля, в этом случае на выходе этого операционного усилителя будет высокий уровень.

Итак, мы можем сказать, что для этого условия R2, ​​разделенное на R1 + R2, умноженное на это напряжение Vin, должно быть больше, чем _VL, умноженное на R1, разделенное на R1 + R2. Или мы можем сказать, что Vin должно быть больше, чем -R1, деленное на R2, умноженное на это напряжение VL. Таким образом, всякий раз, когда это условие выполняется в этом случае, выход этого операционного усилителя становится высоким.

Итак, это напряжение известно как верхнее пороговое напряжение для триггера Шмитта. Итак, мы можем сказать, что верхнее пороговое напряжение равно -R1, деленному на R2, умноженное на это напряжение VL.Итак, здесь мы предполагаем, что низкий уровень напряжения для этого операционного усилителя отрицательный. Итак, если вы видите, что верхнее пороговое напряжение станет положительным. Итак, это выражение для верхнего порогового напряжения для неинвертирующего триггера Шмитта.

Итак, всякий раз, когда это условие выполняется, выход операционного усилителя становится высоким. И как только это выходное напряжение станет высоким, в этом состоянии выражение для напряжения V + изменится. Итак, в этом состоянии, когда выходное напряжение V out высокое, допустим, напряжение V + равно V2.И для этого условия V2 станет R2, деленным на R1 + R2, умноженное на входное напряжение Vin, плюс R1, деленное на R1 + R2, умноженное на это напряжение Vh. Итак, здесь, по сути, мы заменили выходное напряжение Vout на VH.

Итак, теперь в этом состоянии выходной сигнал триггера Шмитта станет низким только тогда, когда это V2 меньше нуля. Итак, мы можем сказать, что для этого условия это напряжение R2, деленное на R1 + R2, умноженное на это напряжение Vin, должно быть меньше, чем — R1, деленное на R1 + R2, умноженное на это напряжение VH. Или мы можем сказать, что входное напряжение Vin должно быть меньше, чем -R1, деленное на R2, умноженное на это напряжение VH.

Итак, как только это условие выполнено в этом случае, выход этого триггера Шмитта снова станет низким напряжением. И для этого входного напряжения, для которого выполняется это условие, известно как нижнее пороговое напряжение для неинвертирующего триггера Шмитта. Итак, мы можем сказать, что нижнее пороговое напряжение равно -R1, деленному на R2, умноженное на это напряжение VH.

Таким образом, выражение для верхнего порогового напряжения равно -R1, деленному на R2, умноженное на напряжение VL, и выражение для нижнего порогового напряжения равно -R1, деленному на R2, умноженное на напряжение VH.И здесь мы предполагаем, что VH и VL равны и противоположны по полярности. Таким образом, мы можем разработать этот неинвертирующий триггер Шмитта с помощью этого операционного усилителя.


Применение триггера Шмитта

Теперь мы можем сдвинуть эту передаточную кривую вправо или влево, предоставив внешнее опорное напряжение. Итак, если вы предоставите внешнее опорное напряжение, то в соответствии с полярностью этого опорного напряжения мы можем сдвинуть эту передаточную кривую вправо или влево.Таким образом, используя эту схему операционного усилителя, мы можем разработать инвертирующий и неинвертирующий триггеры Шмитта.

Итак, этот триггер Шмитта особенно полезен, когда мы хотим сравнить два уровня напряжения и знаем, что входной сигнал зашумлен. Таким образом, этот триггер Шмитта можно использовать в качестве компаратора уровня и его можно использовать для аналого-цифрового преобразования. Кроме того, этот триггер Шмитта можно использовать в качестве схемы формирования волны.

Итак, если у вас есть синусоидальная или треугольная волна, и если вы хотите преобразовать эту волну в прямоугольную, то с помощью SchmittTrigger мы можем преобразовать ее.Кроме того, если вы наблюдаете здесь, мы даем положительные отзывы операционному усилителю для разработки этого триггера Шмитта.

Итак, с помощью этого триггера Шмитта мы можем даже сконструировать мультивибратор или осциллятор. Итак, это несколько приложений, в которых можно использовать этот триггер Шмитта. Итак, в следующей статье мы рассмотрим несколько примеров, и на примерах мы увидим различные приложения, в которых можно использовать этот триггер Шмитта.


FAQ


Видео на YouTube

Итак, вот видео на YouTube, основанное на триггере Шмитта, которое было загружено How To Mechatronics

.

Итак, я надеюсь, что в этой статье вы поняли эти инвертирующие и неинвертирующие триггеры Шмитта.

Итак, если у вас есть какие-либо вопросы или предложения, дайте мне знать в разделе комментариев ниже. Если вам понравилась эта статья, нажмите кнопку «Нравится» и подпишитесь на канал, чтобы получать больше таких статей.

Продолжить чтение …….

  • Усилитель PA хорош для домашней музыки — объяснил технологию класса D

    Кетан

  • Логические и антилогарифмические усилители: применение, объяснение схемы

    , Кетан

  • Преобразователь тока в напряжение — Приложения, схемы, преобразователь

    от Ketan

  • Преобразователь напряжения в ток — Пассивное напряжение, плавающая нагрузка, приложения

    , Кетан

  • Инструментальный усилитель — вывод, мостовая схема, входной импеданс

    , Кетан

  • Триггер Шмитта: как он работает и его применение

    Кетан



Принципиальная схема триггера Шмитта

| Неинвертирующий триггер Шмитта

Схема триггера Шмитта

:

Инвертирующий триггер Шмитта — Схема триггера Шмитта представляет собой быстродействующий детектор уровня напряжения.Когда входное напряжение достигает уровня, определяемого компонентами схемы, выходное напряжение быстро переключается между максимальным положительным уровнем и максимальным отрицательным уровнем.

Принципиальная схема инвертирующего триггера Шмитта на операционном усилителе показана на рис. 14-33 вместе с формами входных и выходных сигналов. На первый взгляд схема выглядит как неинвертирующий усилитель. Но обратите внимание, что (в отличие от неинвертирующего усилителя) входное напряжение (V i ) подается на инвертирующий входной терминал, а напряжение обратной связи поступает на неинвертирующий вход.Осциллограммы показывают, что выход быстро переключается с положительного напряжения насыщения (+ V o (sat) ) на отрицательный уровень насыщения (-V o (sat) ), когда входной сигнал превышает определенный положительный уровень; верхняя точка срабатывания (UTP). Точно так же выходное напряжение переключается с низкого на высокий, когда входное напряжение опускается ниже отрицательной точки срабатывания; нижняя точка запуска (LTP).

Обратите внимание, что после того, как V i увеличился до UTP и V o переключился на -V o (sat) , выход остается на -V o (sat) , даже когда V i падает ниже UTP.Переключение с -V o (sat) на + V o (sat) не происходит, пока V i = LTP. Аналогичным образом, после того, как V i был уменьшен до LTP и V o переключился на + V o (sat) , выход остается на + V o (sat) , когда V i увеличивается выше LTP. Переключение с + V o (sat) на -V o (sat) не происходит снова, пока V i = UTP.

Точки срабатывания:

Если выходное напряжение по схеме на рис.14-33 Высокий, напряжение на неинвертирующей клемме,

Если входное напряжение (на инвертирующей входной клемме) ниже V R2 (на неинвертирующем входе), выходное напряжение поддерживается на высоком положительном уровне. Чтобы выход переключился на низкий уровень, входное напряжение должно превышать V R2 на очень небольшую величину (примерно 70 мкВ для операционного усилителя 741). Итак, UTP по существу равен V R2 .

Когда выход отрицательный, LTP может быть рассчитан как,

Характеристики ввода / вывода:

График зависимости выходного напряжения (V o ) от входного напряжения (V i ) может быть построен для инвертирующей схемы триггера Шмитта, как показано на рис.14-34. Это характеристика входа / выхода схемы.

Чтобы понять характеристику, рассмотрите напряжения в каждой из пронумерованных точек на графике:

  • В точке 1 V o = + V o (sat) и V i o = + V o (sat).
  • От точки 1 до точек 2 и 3, V o остается на уровне + V o (sat) , поскольку V i увеличивается через LTP и через ноль, пока V i = UTP.
  • Из точки 3 в точку 4 V o быстро переключается с + V o (sat) на -V o (sat) , когда V i = UTP.
  • От точки 4 до точки 5, V o остается на -V o (sat) , поскольку V i увеличивается выше UTP.
  • От точки 5 до точек 4 и 6, V o остается на -V o (sat) , поскольку V i уменьшается через UTP и через ноль, пока V i = LTP.
  • Из точки 6 в точку 2 V o быстро переключается с -V o (sat) на + V o (sat) , когда V i = LTP.
  • От точки 2 до точки 1, V o остается на уровне + V o (sat) , поскольку V i уменьшается ниже LTP.

Разница между UTP и LTP называется гистерезисом. В некоторых приложениях требуется небольшой гистерезис, а для других приложений важен большой гистерезис.

Схема:

Процедура проектирования схемы триггера Шмитта аналогична конструкции усилителя операционного усилителя. Ток делителя напряжения (I 2 на рис. 14-33) выбирается намного большим, чем входной ток смещения операционного усилителя. Значения резистора затем рассчитываются как,

Регулировка точек срабатывания:

Для многих схем триггера Шмитта требуются уровни UTP и LTP, которые не равны по величине. Обычно это достигается за счет использования диодов, как показано на рис.14-36.

Схема, показанная на рис. 14-36 (a), просто имеет диод (D 1 ), подключенный последовательно с резистором R 1 . Диод смещен в прямом направлении только тогда, когда на выходе операционного усилителя есть положительная величина. На этот раз UTP — V R2 , как и раньше. Когда V o отрицательно, D 1 имеет обратное смещение, что делает I 2 равным нулю. Следовательно, нет падения напряжения на R 2 , и поэтому неинвертирующий вывод заземлен через R 2 .Это дает нулевой уровень для LTP. Таким образом, эта схема имеет положительный UTP и LTP с нулевым напряжением.

На рис. 14-36 (b) показана схема с двумя точками запуска разного уровня. Когда V o положительный, D 1 смещен в прямом направлении, а D 2 инвертирован, а UTP устанавливается резисторами R 1 и R 2 . Если V o отрицательный, D 2 смещен в прямом направлении, а D 1 — на обратный. LTP теперь определяется сопротивлениями R 3 и R 2 .

Прямое падение напряжения на диоде (V F ) необходимо учитывать при расчете точек срабатывания для обеих схем на рис. 14-36. Это делается простой заменой V o на (V o (sat) — V F ) в уравнениях. 14-25 и 14-26. Еще одним важным соображением при проектировании является то, что ток делителя напряжения (I 2 ) обычно должен быть минимум 100 мкА для удовлетворительной работы диода.

Неинвертирующий триггер Шмитта:

Принципиальная схема неинвертирующего триггера Шмитта показана на рис.14-37. Эта схема выглядит как инвертирующий усилитель, но обратите внимание, что (в отличие от инвертирующего усилителя) инвертирующий вход заземлен, а неинвертирующий вход подключен к соединению R 1 и R 2 . Осциллограммы на рис. 14-37 показывают, что V o быстро переключается с -V o (sat) на + V o (sat) , когда V i прибывает на UTP, и что V o переключается обратно на -V o (sat) , когда V i попадает в LTP.

Рассмотрим ситуацию, когда V i = UTP и V o только что переключился на + V o (sat) . Напряжение на соединении R 1 и R 2 поднимается намного выше напряжения уровня земли на входной клемме инвертирующего операционного усилителя. Таким образом, положительное напряжение на неинвертирующем входе поддерживает положительный уровень насыщения на выходе. Чтобы переключить выход на -V o (sat) , напряжение на стыке R 1 и R 2 должно быть понижено до напряжения (уровня земли) на инвертирующей входной клемме.Это происходит, когда V i находится на LTP [см. Рис. 14-38 (a)]. Таким образом, переключение происходит, когда один конец R 1 (правый конец) находится на земле, а другой (левый) конец находится на V i = LTP; то есть, когда V R1 = LTP. Аналогично переключение в другом направлении происходит, когда V R1 = UTP, [рис. 14-38 (b)]. Итак, в триггерных точках

На рис. 14-38 (a) и (b) показано, что выходное напряжение находится на одном из уровней насыщения в момент срабатывания триггера.Это означает, что один конец R 2 находится на земле (левый конец), а другой (правый) конец находится на V o (sat) . Итак, V R2 = V o (sat) , когда происходит запуск.

Процедура проектирования неинвертирующей схемы триггера Шмитта так же проста, как и для инвертирующей схемы. Ток делителя напряжения I 2 снова выбран намного большим, чем входной ток смещения операционного усилителя.

Тогда номиналы резистора равны,

Цепи неинвертирующего триггера Шмитта могут быть спроектированы для различных напряжений верхней и нижней точки триггера с помощью диодов, как в случае инвертирующей цепи.На рис. 14-39 (a) и (b) показаны две возможные схемы. Прямое падение напряжения на диоде (V F ) должно быть включено в расчеты UTP и LTP.

Работа и применение триггерных схем Шмитта »Электронные устройства

Схема триггера Шмитта — это схема компаратора с некоторыми модификациями. По сравнению с обычной схемой компаратора схема триггера Шмитта имеет гистерезисную кривую. Это означает, что он имеет два пороговых напряжения: верхнее пороговое напряжение и нижнее пороговое напряжение.

В гистерезис цепи триггера Шмитта создается путем подачи положительной обратной связи на неинвертирующую входную клемму компаратора операционного усилителя или дифференциального усилителя.

Эта схема используется как аналого-цифровой преобразователь. В схеме триггера Шмитта, когда входное напряжение выше верхнего порогового значения, выход схемы высокий. Выходной сигнал схемы остается высоким, даже если входное напряжение опускается ниже порогового значения. Когда входной сигнал становится ниже нижнего порогового напряжения триггера Шмитта , выход схемы компаратора переходит в низкое состояние.Чтобы на выходе было высокое входное напряжение, оно должно быть выше верхнего порогового напряжения. Таким образом, триггер Шмитта имеет два пороговых напряжения. Это двухпороговое действие известно как гистерезис.

Триггер Шмитта действует как элемент памяти или защелка. Триггер Шмитта может быть преобразован в защелку, а защелка может быть преобразована в триггер Шмитта.

Передаточные характеристики триггерной цепи Шмитта:

Из передаточных характеристик видно, что существует два порога срабатывания схемы триггера Шмитта.

Типы триггерных цепей Шмитта:

Существует два типа схемы триггера Шмитта: инвертирующий триггер Шмитта и неинвертирующий триггер Шмитта. здесь мы увидим схему триггера Шмитта с использованием OPAMP. В схемах триггера Шмитта на операционных усилителях существует положительная обратная связь между выходом и неинвертирующей входной клеммой операционного усилителя.

Инвертирующая цепь триггера Шмитта:

При инвертирующем триггере Шмитта входной сигнал подается на инвертирующую входную клемму операционного усилителя.Выходной сигнал инвертирующего триггера Шмитта сдвинут по фазе на 180 градусов по отношению к входному сигналу.

Неинвертирующая цепь триггера Шмитта:

В неинвертирующей схеме триггера Шмитта входной сигнал подается на неинвертирующую входную клемму OPAMP. Здесь выход триггера Шмитта находится в фазе с входным сигналом.

Применение триггера Шмитта:

Триггер Шмитта в основном используется при обработке сигналов для удаления шума из сигналов, используемых в цифровых схемах.

  • Они используются в конфигурациях с обратной связью с обратной связью в релаксационных генераторах.
  • используется в генераторах функций
  • импульсные блоки питания SMPS.

Цепи общего пользования с меткой «триггер Шмитта» — CircuitLab

Теперь показаны схемы 1-17 из 17. Сортировать по недавно измененное имя

Триггер Шмитта ПУБЛИЧНЫЙ

автор: mk5734 | обновлено 24 июля 2018 г.

триггер Шмитта ttl

тестовое задание ПУБЛИЧНЫЙ

Круто

по oscartwinb | обновлено 25 марта 2017 г.

усилитель звука логический вентиль НЧ триггер Шмитта

Триггер Шмитта ПУБЛИЧНЫЙ

Базовая (неинвертирующая) схема триггера Шмитта, которая похожа на компаратор, но с отдельными напряжениями для переключения HI и LOW.

по Drhawley | обновлено: 7 апреля 2016 г.

операционный усилитель триггер Шмитта

поведенческий неинвертирующий триггер Шмитта 02 (параметризованный) ПУБЛИЧНЫЙ

То же, что: поведенческий неинвертирующий триггер Шмитта 01, но с параметрами.

по сигналу | обновлено 20 января 2014 г.

поведенческий поведенческий параметры Шмитт триггер Шмитта

555 Таймер задержки LDR ПУБЛИЧНЫЙ

Моторный привод контроллера LDR с задержкой включения

по сигналу | обновлено 15 октября 2013 г.

555 ldr моностабильный фоторезистор триггер Шмитта

Триггер Шмитта ПУБЛИЧНЫЙ

автор captain_bibo | обновлено 22 сентября 2013 г.

компаратор триггер Шмитта

Осциллятор релаксации ПУБЛИЧНЫЙ

автор captain_bibo | обновлено 22 сентября 2013 г.

операционный усилитель релаксационный осциллятор триггер Шмитта

Простой линейный / импульсный ГУН ПУБЛИЧНЫЙ

автор legoboy468 | обновлено 26 июля 2013 г.

Музыка осциллятор триггер Шмитта звук синтезатор

Дурацкий звуковой мод ПУБЛИЧНЫЙ

Модификация дурацкого звукового генератора Рэя Уилсона.Сочетает это и гитарный эффект ШИМ.

автор legoboy468 | обновлено: 26 июня 2013 г.

Музыка осциллятор шим триггер Шмитта звук синтезатор странный

Comparatore con isteresi ПУБЛИЧНЫЙ

Классический инвертированный компаратор с реалистичным усилителем

автор: columbaprof | обновлено 14 февраля 2013 г.

компаратор беспомощный операционный усилитель триггер Шмитта

Триггер Шмитта ПУБЛИЧНЫЙ

Триггер Шмитта на базе ОУ с положительной обратной связью.

автор: martydd3 | обновлено 19 ноября 2012 г.

операционный усилитель триггер Шмитта

Схема светочувствительного счетчика ПУБЛИЧНЫЙ

Возможна полная светочувствительная счетная схема с 3 цифрами, использующая микросхемы 311, 7414, 7490 и 7447 и 7-сегментные дисплеи.

по lucasmoten | обновлено 15 мая 2012 г.

311 7-сегментный дисплей 7414 7447 7490 устранять подпрыгивание цифровой вел фототранситор триггер Шмитта

Триггер Шмитта с настраиваемым гистерезисом ПУБЛИЧНЫЙ

На этой схеме показан триггер Шмитта с настраиваемым гистерезисом.

по flandersen | обновлено 1 мая 2012 г.

триггер Шмитта

Триггер Шмитта с операционным усилителем ПУБЛИЧНЫЙ

Триггер Шмитта с операционным усилителем с использованием положительной обратной связи.

по flandersen | обновлено 1 мая 2012 г.

триггер Шмитта

поведенческий неинвертирующий триггер Шмитта 01 ПУБЛИЧНЫЙ

Неинвертирующий триггер Шмитта, управляемый поведенческим источником косинусного напряжения 5 В от пика до пика 1 кГц с экспоненциальным запуском от 2.Смещение 5 В постоянного тока при постоянной времени 250 мкс, жесткое ограничение на 0,5 В …

по сигналу | обновлено 15 апреля 2012 г.

поведенческие источники конвергенция улучшение конвергенции нарастающий синусоидальный источник триггер Шмитта

инвертирующий логический вентиль триггера Шмитта ПУБЛИЧНЫЙ

Поведенческая модель логического элемента инвертирующего триггера Шмитта с настраиваемым пользователем порогом и гистерезисом.

по сигналу | обновлено 22 марта 2012 г.

поведенческий шмитт инвертирующий-шмитт триггер Шмитта

Гистерезис цифрового входа (поведение «триггера Шмитта») ПУБЛИЧНЫЙ

Все входы цифровых элементов в CircuitLab в настоящее время демонстрируют эффекты гистерезиса (VIL = 2.0, VIH = 3,0).

по mrobbins | обновлено 22 марта 2012 г.

цифровой гистерезис триггер Шмитта

Wilf Rigter на триггерах Шмитта

Триггеры Шмитта, логика и обратная связь
Вильф Ригтер рассказывает все…



Этот урок начался с знакомства с Ричардом. Схема Петтера Schmitt.gif.

Эта схема простая, но не инвертирующая, не имеет входа диоды, и имеет относительно низкое входное сопротивление, поэтому его нелегко используется как замена 74C14 / 74HC14 Шмитт триггерный инвертор для BEAM типа приложений.

Итак, я изменил его, как показано на следующей диаграмме, которая более точно имитирует 74C / HC14 Шмитт триггер, включая инверсию, достаточно высокий вход сопротивление (4M) и все важные входные защиты диоды.

Тогда решил написать небольшое описание работы и прежде чем вы узнаете, он превратился в учебное пособие.Шмитт триггер — хороший пример положительной обратной связи, поэтому Для описания этой концепции потребовалось еще несколько абзацев.

«Почему?» вы можете спросить. Четырнадцать компонентов могут показаться лот для моделирования 1/6 одного 74HC14, но эта дискретная схема показывает вам, что на самом деле происходит внутри этой маленькой черной микросхемы, которую мы так часто принимаем за предоставляется.

Шмитт триггер используется в BEAM для Nv и Nu нейроны но чаще используется для очистки аналоговых напряжений и преобразовать их в хорошие санитарные уровни двоичной логики.если ты спешите, можете сразу перейти к разделу о Шмитт триггер, но если вам нравится какой-то фон, прочитайте бит о цифровых и аналоговых сигналах и обратной связи в первую очередь.

ЦИФРОВЫЕ СИГНАЛЫ
Цифровые сигналы обычно считаются одними из два логических состояния, называемые разными именами: Вкл. / Выкл., Высокий / Низкий, Один / Ноль, 1/0 и Vcc / Gnd.Это называется логикой сигналы, потому что они недвусмысленно «или / или» ценности.

В реальном мире уровни напряжения, которые представляют логические состояния — это не совсем Vcc и Gnd. Когда эти нечеткие на цифровые входы инвертора подаются реальные уровни напряжения, они сравниваются с внутренним порогом напряжения и разница между приложенным входным напряжением и порог усиливается (умножается) примерно в 1 раз. 100.Эти реальные уровни напряжения, представляющие 1 и 0, должны быть в диапазоне значений, значительно выше и ниже фактический порог переключения, так что, несмотря на их нечеткость (шум) они всегда генерируют уровни логической 1 или 0 на выход схемы.

В 74HCxx логическая логическая «1» уровни сигналов определены как больше 2/3 Vcc, а сигнал логического «0» должен быть меньше чем 1/3 Vcc.Диапазон уровней напряжения от 1/3 В постоянного тока а 2/3 Vcc считается в «запрещенной» зоне. поскольку нельзя гарантировать, что сигналы в этом диапазоне будут равны 1 или 0. Когда напряжение около порога переключения посередине «запрещенной» зоны подается на цифровой вход, цифровой выход может генерировать и генерирует пакет импульсов, который может нанести ущерб точному цифровому миру счетчиков и регистры.

В реальном мире мы также должны учитывать, что когда 1 изменяется на 0 и наоборот, изменение не мгновенно, и пока уровень логического напряжения нарастает от 1 на 0 он проходит через «запрещенную» зону. Но с тех пор цифровая логика также не может мгновенно реагировать на изменения, есть спецификация для минимальной ставки изменение (время переключения), которое гарантированно не вызовет более одного перехода в ответ на логический уровень изменение.

Таким образом, наша однозначная цифровая логика игнорирует сбои до тех пор, пока так как время изменения достаточно короткое (< 500 нс). Короче говоря, цифровая схема реагирует на генерирует один из двух цифровых уровней напряжения, номинально помечены «1» и «0». Эти уровни должны быть выше и ниже «запрещенная» зона и любые изменения логических уровней должны быть достаточно быстро, чтобы обеспечить минимальное указанное переключение раз.Возможно, сейчас самое время упомянуть, что в мир BEAM схем, эти правила обычно игнорируются. Также обратите внимание, что On / One / 1 / High обычно, но не всегда, эквивалентен в Vcc; между тем, как правило, Off / Zero / 0 / Low, но не всегда, эквивалентно Gnd. Иногда этот здравый смысл корреляция обратная (так что "On" обозначается Gnd, а "Off" по Vcc) - это называется "негативный" логика ", и, случается, используется в микрочастицах.

Но я отвлекся.

АНАЛОГОВЫЕ СИГНАЛЫ
Цифровые сигналы относятся к аналоговым сигналам тем, что черные и белый — это полный спектр цветов. Аналоговый сигнал уровни могут иметь любое значение, и каждое значение имеет значение. В реальный мир есть предел минимуму и максимуму значения, которые можно различить при вводе аналогового цепь и значения, которые могут быть сгенерированы на выходе аналоговой схемы.Обычно эти сигналы попадают в диапазон между напряжениями питания схемы. Главный следует помнить, что такие датчики, как LDR, PDs, термисторы и схемы, чувствительные ко времени, такие как RC-цепи (Nv / Nu), все генерируют аналоговые напряжения, включая те, которые находятся в цифровая «запретная» зона.

Чтобы связать аналоговый и цифровой миры, мы должны использовать специальные схемы, чтобы избежать генерации непредсказуемые хаотичные результаты.Это делается с помощью положительный отзыв .

ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ
Одним из наиболее важных концепций в электронике является обратная связь . Как только вы поймете этот основной принцип что применимо ко всем динамическим системам, вы испытаете квантовый скачок в знаниях. Если я могу быть настолько смелым, чтобы предложить эта идея: Правило Хаоса, Порядка и Обратной Связи в деликатном равновесие, порождающее все явления в этом Вселенная.

Обратная связь, как следует из названия, возникает, когда процесс или взаимодействие рекурсивно модифицируется выходом или результатом что он производит. В электронных схемах это происходит, когда весь или часть выходных сигналов добавляется или вычитается от входного сигнала (ов). Таким образом, обратная связь имеет два различные формы: положительная и отрицательная. Чтобы все было просто и на знакомой почве мы просто обсудим в общих чертах, как ЛУЧ схемы используют обратную связь и подробно, как положительная обратная связь используется в Шмитте схемы запуска.

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ
Суть BEAM — «автономное» взаимодействие. между электронным и механическим узлом, называемым робот и его окружающая среда, видимая через его сенсоры. В датчики предоставляют входные сигналы, которые изменяют действие робот и, в свою очередь, это действие изменяет сигналы полученный датчиками.Что ж, это прекрасный пример электромеханическая обратная связь!

В фототропном роботе, таком как фотопоппер, схема который управляет двигателями, посылает больше импульсов тока на сторона, на которую попадает меньше света. Это заставляет ту сторону повернуться к источнику света, пока оба световых датчика не будут сбалансированный. Тогда обе стороны получают одинаковые импульсы тока как робот «виляет» на свет.

В повторителе Херби движение непрерывное. а не в импульсном режиме, и робот следует широкой белой линии на темном фоне. Каждый двигатель получает ток в пропорционально дисбалансу (также называемый ошибкой или разницей сигнал) света на двух фотодатчиках, которые указывают на левый и правый края белой линии. Например, как Бот дрейфует влево, от центра линии, влево датчик получает меньше света, поскольку он перемещается в темноту фон, в то время как правый датчик получает больше от центр светоотражающей белой линии, таким образом создавая сигнал дисбаланса, увеличивающий ток вправо мотор и возвращает Херби в нужное русло.

Фототропизм пример отрицательный отзыв потому что система в целом движется к «сбалансированному датчики сигнализируют о состоянии. Это очень важно отличие от состояния «максимальные сигналы датчиков». Фотофобное поведение — пример положительного обратная связь , которая направляет систему в целом к «несбалансированные сигналы датчика», а не «датчик минимума» сигнализирует о состоянии.Однако не позволяйте этим тонким различия мешают основной идее, что действие системы влияет на датчики, которые влияют на действие системы и так далее — это петля обратной связи, которую мы так часто упоминают в обсуждении BEAM схемы.

ЭЛЕКТРОННАЯ ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ
Если у вас возникла идея механической обратной связи, то электронная обратная связь должна быть простой.В ЛУЧЕ типа приложений, которые используют цифровые инверторы для квази аналоговыми приложениями точкой баланса обратной связи является уровень входного напряжения (порог), при котором переключается выход над. Для преобразователей 74HCxx, таких как 74HC240 этот уровень составляет 1/2 Vcc, прямо посередине «запретная» зона. Мы упоминали ранее, что отрицательный обратная связь вычитает из входного сигнала и управляет вывод цепи в сторону точки баланса.Положительный отзыв добавляет к входному сигналу и отклоняет выход схемы от точки баланса.

ОТРИЦАТЕЛЬНАЯ ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ
Отрицательная обратная связь вычитается из входного сигнала, потому что инвертируется до того, как появится на выходе, и любое инвертированное выходной сигнал будет вычитаться из входного сигнала.

Хорошим примером отрицательной обратной связи может служить 74HC240. инвертор с резистором, подключенным от входа к выходу.Если вы измеряете выход этой цепи с помощью вольтметра, который вы будет точно знать, какое пороговое напряжение инвертор есть. Для 74HC240 при Vcc = 5 В выход будет очень близок к 2,5 В. Поскольку упомянутая ранее цифровая логика не предназначена для работы при входных напряжениях из запрещенной зоны и если вы Измерьте ток Vcc, вы узнаете, почему он потребляет 50 мА или более актуальный. Кроме того, если вы включите радио возле цепи, высокочастотные колебания излучаются схема должна быть довольно мощной по сравнению с местным радио станции.

В целом отрицательная обратная связь нежелательна в цифровом цепей, но его можно использовать и использовать с пользой обсудим позже.

ПОЛОЖИТЕЛЬНАЯ ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ
Положительная обратная связь добавляет к входному сигналу и направляет выход из точки баланса, из запрещенного зоны и к уровням идеальной логики Vcc или Gnd сигналы.Вот почему положительные отзывы обычно полезны. в схемах BEAM и фактически может быть используется для противодействия отрицательной обратной связи.

Есть много примеров внешних положительных отзывов в Двустворчатые, моноядерные и триггеры BEAM и защелки. Но 74HC14 Microcore слава, это пример внутренней положительной обратной связи, потому что обратная связь происходит внутри микросхемы.Как черный ящик, все мы знать о 74HC14 состоит в том, что у него есть два порога, и что независимо от входной сигнал, выходные сигналы всегда хорошо чистые одиночные переходы, всегда на Vcc или Gnd и никогда на какое-то среднее значение (если мы не забыли добавить резистор в серия со светодиодом индикаторы). Эта внутренняя положительная обратная связь — вот что делает 74HC14 Микроядро работают и почему без положительных отзывов 74HC240 Микроядро всегда перерождается в насыщение.

ТРИГГЕРЫ SCHMITT
The Schmitt триггер — это специальная схема, которая действует как переключатель который изменяет состояние на двух разных порогах. Эти называется верхним и нижним порогом или положительным и отрицательный порог срабатывания. Разница в этих двух пороговые уровни называются гистерезисом напряжение. триггер не реагирует ни на один уровень входного напряжения в диапазон между двумя порогами, который для 74C / HC14 точно соответствует «запретной зоне».

А Шмитта триггер также можно сравнить с двумя компараторами управление RS-триггером на выходе. Фактически, схема 74C14 показывает, что это так. Верхний порог компаратор устанавливает выходную защелку и нижний порог компаратор сбрасывает выходной фиксатор.

Эти два порога (точки баланса) делают 74HC14 Шмитт триггер отличается от обычного 74HC240 инвертор с одним порогом на 1/2 Vcc.

Каждый из шести инверторов в 74C14 Шмитт триггер использует 12 полевых МОП-транзисторов, так что для сравнения дискретная версия Шмитта триггер с использованием 3 транзисторов и 11 других компонентов примерно так же сложно.

Обычно 74HC14 Пороговые параметры представляют собой фиксированное отношение Vcc. Это сохраняет устройство функционально простое и, как следствие, 74HC14 Шмитт триггер — одно из самых популярных устройств для сопряжение сигналов реального мира с цифровой электроникой.Это просто не становится проще по сравнению с другими версиями мы обсудим.

Однако малоизвестный факт, что переделать пороги на 74HC14 с помощью отрицательной обратной связи от выхода к входу. Для Например, добавив резистор 5,1 МОм между выходом и входом и входной резистор 1 МОм обеспечит около 15% отрицательного Обратная связь. Это вычитается из внутреннего 30% положительного обратная связь, а при Vcc = 5V он эффективно изменяет пороги на входе резистора 1М примерно до 2.1В и 2,9В. Очень полезно, если интересующий сигнал меньшие переходы, чем у обычного 74HC14 гистерезис напряжения.

Помимо 74HC14, есть несколько способов применить метод Шмитта. триггер в логике CMOS. Самый простой — использовать неинвертирующий буфер, такой как 74HC245 и подключите резистор 3M от выхода ко входу, чтобы обеспечить положительная обратная связь, суммируемая с входным сигналом через резистор серии 1М.Эти значения дадут те же пороги, что и у 74HC14 но имейте в виду, что входное сопротивление составляет 4 МОм на GND или Vccc. в зависимости от текущего состояния выхода.

Такая же схема может быть получена с двумя инверторами, например 74HC240 Показана версия. Две инверсии сигнала генерируют требуется положительный отзыв. И истинный, и перевернутый выходные сигналы доступны.Один вариант последнего схема состоит в том, чтобы добавить некоторую отрицательную обратную связь с 4,7 млн резистор с инвертированного выхода на вход. Это отменяет часть положительной обратной связи и уменьшает гистерезис напряжение при разрешении большего входного резистора.

Идеальные усилители, называемые операционными усилителями (также известные как операционные усилители). усилители) можно использовать для простого (по сравнению с дискретная версия) Шмитта триггер, но не позволяйте ему увести вас от объекта упражнения, показывающего, что происходит «под капотом» транзистора Шмитта триггер:

Я включил инвертирующие и не инвертирующие примеры операционного усилителя Шмитта триггер с регулируемым порогом и гистерезисом Напряжение.Обратите внимание, что в обоих случаях настройки потенциометров взаимодействуют так, что порог и гистерезис должны быть поправил методом проб и ошибок.

Приведенная выше диаграмма воспроизводит базовую схему Шмитта. триггерная схема Ричарда Петтера. Он состоит из двух инверторы (NPN и PNP) которые дают двойную инверсию входного сигнала.В выход второй ступени возвращается и суммируется с входной сигнал и резистор К земле, приземляться. Подумайте об этих резисторах как образующий делитель напряжения, который определяет вход напряжение, необходимое для преодоления порога 0,6 В NPN база излучатель переход для поворота транзистора вкл выкл. Со значениями, заданными положительным порог равен 1.95 В и отрицательный порог срабатывания 1,34 V при условии, что Vcc составляет 5 В. Выходной сигнал на PNP коллектор не инвертирующий по отношению к входу сигнал.

На этой схеме показано, как базовая схема изменена на дают симметричные пороги 1/3 — 2/3 Vcc, равные 74C / HC14 Шмитт курок. Это делается установкой NPN излучатель напряжение до 1/2 Vcc — 0.6 В, что делает включение / выключение порог переключения на входе NPN база ровно 1/2 Vcc. Входные резисторы 1 МОм и резисторы обратной связи 3 МОм образуют делитель напряжения, который устанавливает значения положительного входной порог до 2/3 Vcc и отрицательный входной порог составляет 1/3 В постоянного тока.

Сигнал положительной обратной связи на одном конце 3M резистор обратной связи попеременно Vcc или Gnd в зависимости от состояния неинвертированный выходной сигнал на коллекторе PNP транзистор.Другой конец резистора обратной связи 3M находится в основании входа NPN который составляет 1/2 В постоянного тока во время переключения. Напряжение на вход резистора 1М поэтому 1/3 * 1/2 Vcc = 1/6 Vcc выше и ниже 1/2 Vcc что при Vcc = 5 В составляет 3,33 В и 1,66 В соответственно. Этот игнорирует влияние <0,1 мкА, которое попадает в база НПН при переключении.

Инвертирующий NPN выходной каскад обеспечивает изоляцию, а входные защитные диоды были добавлены для имитации 74C / HC14 обращая Шмитта триггер, так что эту схему теперь можно использовать в том же типа приложений, как это устройство, но при Vcc до 24 В или выше в зависимости от транзисторов.NPN выход привода на плюс ограничен резистором 4,7 кОм но его можно было бы заменить резистором меньшего размера или даже мотор пейджера. Резистор в ПНП коллектор был выбран из-за малой мощности, но его можно заменить на 4.7K для увеличения базового привода для NPN выходной транзистор.

Входные диоды не нужны для защиты, так как Резистор 1M позаботится об этом, но может потребоваться, чтобы зафиксировать ввод конденсатор связи (я.е., НВ) к отрицательной и положительной рельсам. Это называется DC восстановление, так как он удаляет остаточный заряд с конденсатор поэтому он не запоминает какие-либо предыдущие операции переключения которые в противном случае могли бы повлиять на время следующего коммутационная операция.

Хотя эта схема не является экономичной заменой 74HC14, дает хорошее представление о конструкции триггерных цепей В основном.

Наслаждайтесь

Wilf

Для дополнительной информации.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.