Pemicu Schmitt - pandangan umum

Semasa reka bentuk litar denyut, pemaju mungkin memerlukan peranti ambang yang boleh membentuk isyarat segi empat tepat tulen dengan nilai tertentu paras voltan tinggi dan rendah dari isyarat masukan bentuk bukan segi empat tepat (misalnya, gergaji atau sinusoidal).

Pemicu Schmitt, sebuah litar dengan sepasang keadaan output stabil, yang di bawah pengaruh isyarat masukan, menggantikan satu sama lain dalam melompat, sesuai untuk peranan ini, iaitu output adalah isyarat segiempat tepat.

Ciri ciri pemicu Schmitt adalah kehadiran julat antara paras voltan untuk isyarat masukan, apabila voltan keluaran isyarat masukan dihidupkan pada output pencetus ini dari tahap yang rendah ke yang tinggi dan sebaliknya.

Properti pemicu Schmitt ini dipanggil histeresis, dan bahagian ciri-ciri antara nilai input ambang dipanggil rysteresis. Perbezaan antara nilai ambang atas dan bawah bagi input pemicu Schmitt menentukan lebar rajah histerisisnya, yang berfungsi sebagai ukuran kepekaan pemicu. Lebih luas rantau histeresis - kurang sensitif pemicu Schmitt, semakin sempit rysteresis - semakin tinggi kepekaannya.

Pencetus Schmitt boleh didapati dalam bentuk mikrosirkuit khusus, di mana beberapa pencetus berasingan boleh ditempatkan di dalam satu perumahan sekaligus. Mikroelektrik seperti ini mempunyai ambang beralih yang dinormalkan, dan memberi kedudukan yang curam pada output, walaupun isyarat masukan yang jauh dari bentuk segi empat tepat. Di samping itu, pemicu Schmitt juga boleh dibina berdasarkan unsur-unsur logik, di mana pemaju mempunyai peluang untuk menetapkan dengan tepat dan melaraskan lebar rajah histerisis peranti ambangnya.

Beri perhatian kepada angka tersebut, dan lebih rapat mempertimbangkan prinsip pencetus Schmitt.

Berikut adalah ilustrasi skematik unsur pemicu, serta ciri pemindahan dan masa. Seperti yang dapat anda lihat, apabila tahap isyarat input Uin lebih rendah daripada ambang bawah Ufor.n, output pemicu Schmitt juga mempunyai, dengan itu, tahap voltan rendah U0 hampir kepada sifar.

Dalam proses meningkatkan voltan isyarat masukan Uin, nilainya terlebih dahulu mencapai batas bawah regresi hysteresis Utor.n, ambang yang lebih rendah, sementara output, seperti sebelumnya, tidak mengubah apa-apa. Dan walaupun voltan masukan Uin masuk ke rantau histerisis, dan untuk beberapa waktu ada di dalamnya, maka tiada apa yang berlaku pada output - output masih rendah tahap voltan U0.

Tetapi sebaik sahaja tahap input voltan Uin dibandingkan dengan ambang atas kawasan histeresis Ufor.in (kawasan tindak balas), output pencetus melompat ke dalam keadaan tahap voltan tinggi U1. Sekiranya voltan masukan Uin terus meningkat lagi (dalam had yang dibenarkan untuk microcircuit), voltan output Uout tidak akan berubah lagi, kerana satu daripada dua keadaan stabil dicapai - tahap U1 yang tinggi.

Sekarang, katakan bahawa voltan input Uin mula berkurang. Apabila kembali ke rantau histerisis, tiada perubahan pada output; tahap masih tinggi U1. Tetapi sebaik sahaja voltan isyarat masukan Uin sama dengan sempadan bawah rintang histeresis Upln. - output pemicu Schmitt melompat ke dalam keadaan dengan tahap voltan rendah U0. Kerja pencetus Schmitt adalah berdasarkan ini.

Kadang-kadang Schmitt mencetuskan membuktikan berguna, di mana unsur logik "I" dilaksanakan di dalam mikrokitar, dan penyongsang "TIDAK" dipasang pada output (pencetus pembalik Schmitt).Dalam kes ini, ciri pemindahan akan kelihatan dengan cara yang lain: apabila voltan melampaui sempadan atas rantau histeresis, tahap yang rendah muncul pada output pemicu Schmitt, dan apabila ia kembali di bawah rantau histeresis, tahap tinggi muncul pada output. Ini boleh dikatakan sebagai elemen AND-NOT dengan histeresis.

Pencetus Schmitt boleh dipasang dan pada penguat operasi (op amp). Mari lihat salah satu pilihan untuk pelaksanaannya secara umum. Input inverting op-amp diasaskan, dan isyarat masukan disalurkan melalui perintang R1 ke input non-pembalikkan op-amp. Output op-amp di sepanjang rantaian umpan balik melalui perintang R2 disambungkan ke input bukan pembalikkan op-amp. Voltan segi empat tepat dikeluarkan daripada output op amp.

Voltan pada output penguat operasi secara tradisional ditentukan oleh formula Uout = K * Ua. Biasanya Uout.max bersamaan dengan voltan bekalan op-amp (mari kita menyatakannya dengan beech E), dan K adalah keuntungan opamp, ia adalah pada perintah 1,000,000. Voltan keluaran boleh berbeza-beza dari + E ke -E. Di sini kita tidak akan memasukkan butir-butir tertentu, dan untuk mempermudahkan pemahaman, kita akan mempertimbangkan contoh yang jelas di mana perintang input dan perintang dalam litar umpan balik sama dengan satu sama lain: R1 = R2.

Oleh itu, pada permulaannya, apabila Uin = 0, dan oleh itu Ua = 0, maka Uout = 0, kerana voltan pada input bukan pembalik op-amp tidak melebihi voltan pada input pembalikkannya.

Jika sekarang Uvh sedikit meningkat, maka Ua juga akan meningkat sedikit. Kemudian Uout akan meningkat dengan ketara (mengikut nilai K), kerana voltan pada input bukan penyongsangan op-amp akan melebihi voltan pada input pembalikkannya, yang, seperti yang kami memutuskan, adalah berasaskan. Kemudian, oleh sebab titik Ua adalah antara perintang yang disambung mengikut gambarajah di atas, pada titik Ua voltan akan meningkat dengan ketara, ia akan menjadi kira-kira Uout / 2, dan disebabkan oleh umpan balik positif umpan balik, tegangan Uout yang stabil (sama dengan voltan bekalan OS = E). Oleh itu, op-amp masuk ke keadaan yang stabil dengan tahap voltan keluaran tinggi. Selain itu, Ua = (E + Uin) / 2.

Sekiranya dalam keadaan ini kita mula mengurangkan Uin, maka ketika ia menjadi sama dengan sifar, maka pada titik Ua itu masih E / 2, dan pada output op-amp masih akan ada voltan tinggi Uout = E.

Hanya apabila Uin menjadi sama dengan -E, hanya Ua menjadi sama dengan sifar, dan output op-amp masuk ke keadaan dengan tahap voltan rendah (-E). Dalam hal ini, avalanche maklum balas akan timbul lagi - kini Uout = -E, Ua = (Uin-E) / 2, dan ini jauh lebih rendah daripada input non-pembalik op-amp. Punca telah memasuki keadaan mantap dengan tahap keluaran yang rendah. Untuk mendapatkan output op amp untuk kembali ke keadaan yang tinggi sekarang, Uin sekali lagi menjadi sama dengan E, yang akan menyebabkan satu lagi maklum balas. Kembali ke titik sifar tidak lagi berlaku.