您好!欢迎光临深圳市润泽五洲电子科技有限公司,我们竭诚为您服务!

专业一站式SMTPCBA生产工厂

打造电子制造行业领军品牌

服务咨询热线:

13380355860
当前位置:首页>新闻资讯>技术文档 >

施密特触发器:电路、工作和应用

  • 发表时间:2021-10-29 08:31:43
  • 来源:本站
  • 人气:240

施密特触发器,最初被称为热离子触发器,已经存在了几十年。到目前为止,它已经为改变生活的技术进步做出了贡献,例如跟踪两种电压状态之间的切换。它是一个比较器或差分放大器,具有额外的迟滞以提供抗扰度。但即使没有迟滞,它也可以单独用作产生干净数字脉冲的比较器。 

今天,我们将设计一个施密特触发器电路,然后解释它是如何工作的。此外,我们将重点介绍几个可以应用施密特触发电路的领域。 

1.什么是施密特触发器?

简而言之,它是一个再生比较器。它使用正反馈来实现滞后电压或将正弦输入更改为方波输出。通常,施密特触发器的输出电压用作输入波形的参考电压。它的功能是将噪声从其模拟输入信号形式转换为数字信号。 

施密特触发器也可以是双稳态电路一旦输入达到所需的阈值电平,双稳态电路就会具有稳定的高低输出电压摆幅。

2.施密特触发器的种类

毫无疑问,有几种以施密特触发器为元件之一的逻辑集成电路。然而,在我们的例子中,我们将基于我们将拥有的 DIY 施密特触发器。 

类型包括;

  • 基于运算放大器的施密特触发器,以及 

  • 基于晶体管的施密特触发器。 

上述类型的进一步说明在常见的施密特触发器电路下。 

3.施密特触发器是如何工作的?

施密特触发器使用正反馈概念来实现其功能。换句话说,它将获取一个输出样本,然后将其反馈回输入源。这样,输出就会有强化。

正反馈解释

(正反馈解释)。

增强有助于使比较器输出随意确定其状态。此外,它还确保状态在规定的水平上保持不变。 

4.常见施密特触发器电路

使用晶体管的施密特触发器

我们将使用两个晶体管(基本组件)和其他基本的外部组件用于此施密特触发器电路来设置框图。 

电路的操作

首先,当 VIN(输入电压)为 0V 时,T1 不会导通。另一方面,Vref(参考电压)具有 1.98 V,这将允许 T2 导通。 

进一步,当我们继续到节点 B 时,我们可以将电路视为分压器,然后使用下面的公式计算具有组件值的电压;

VIN = 0V,Vref = 5V

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

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

正如我们所指出的,T2 的 1.98 导通电压很低。另外,晶体管的基极电压为1.28V,高于晶体管发射极电压0.7V。  

因此,增加电路输入电压可以跨越 T1 值并使其导通。随后,它会导致 T2 的基极电压下降。T2 晶体管的较短导通周期会增加输出电压。 

使用晶体管的施密特触发器 

接下来,该端子T1基极电压处的电路输入电压将开始拒绝。在此过程中,基极电压会超过晶体管发射极端的0.7V,从而导致晶体管失活。 

整个过程取决于发射极电流拒绝到晶体管找到正向激活模式的点。之后,T2 端的基极电压和集电极电压都会上升。

但是,有时流过T2的电流很小,该电流能够关闭T1并降低发射极电压。在这种情况下,您会将电路输入电压降至 1.3V 左右以停用 T1。 

最后,您将有两个阈值电压,分别为 1.3V 和 1.9V。 

基于运算放大器的施密特触发器电路

基于运算放大器的施密特触发器电路有两个主要部分;同相输入和反相施密特触发器。 

反相施密特触发电路

对于反相施密特触发器输入,您将应用运算放大器 (Op-Amp) 的反相端子。此外,反相模式产生的输出极性相反,您需要将其应用于同相端子以获得正反馈。 

反相施密特触发电路 

上面反相施密特触发电路的解释和公式;

VREF 小于 VIN 导致 -VSAT 比较器输出。相反,如果 -VREF 略大于 VIN(更负),则输出将为 VSAT。因此,Vo(比较器输出电压)将是 -VSAT 或 VSAT。但是你必须用 R2 或 R1 控制电路输入电压来调节电路的状态变化。 

-VREF 和 VREF 公式的值; 

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

2. V O  = V SAT,因此, 

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 因此,

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

有时,您会发现 VREF 被称为上阈值电压 (VUT),而 -VREF 是下阈值电压 (VLT)。 

同相施密特触发器电路 

在基于运算放大器的施密特触发器电路的第二种模式中,您在运算放大器的同相输入端子中施加电路输入电压。之后,发射极电阻 R1 将允许输出电压返回到同相端子电路。 

同相施密特触发器电路 

假设一开始输出电压为 VSAT。只要 VLT 高于 VIN,输出电压就会处于相同的饱和电平。如果稍后电路输入电压超过下限电压电平,则输出状态将更改为 -VSAT。您还可以串联改变偏置电压以获得所需的参考电压值。 

最后,输出将在 -VSAT 状态下保持恒定,直到电路输入电压上升到高于阈值电压上限。 

5.施密特触发器的应用

您会在多种应用中找到施密特触发器电路,例如;

  • 首先,在开关去抖电路中。 

  • 然后,您可以使用施密特触发器来实现张弛振荡器,尤其是在具有闭环 -ve 响应的设计中。

  • 此外,您可以在函数发生器和电源中使用它们。

  • 此外,触发电路将正弦波变为方波。

  • 最后,您可以将它们合并到数字电路中作为信号调节,以帮助去除信号电路。 

总结

总而言之,今天的文章详细介绍了施密特触发器、它的操作、基本电路结构以及它的一些应用。 

即使触发器的效率很高,最好有一些预防措施,例如。将运算放大器驱动到导轨中。会有更多的功耗,因此,您需要一个高功率电源。尽管存在限制,但您将摆脱嘈杂的信号和减少的多输出转换数量。 

在设置电路或停留在项目上时遇到问题?联系我们了解更多详情。