categorii: Articole prezentate » Electronică practică
Număr de vizualizări: 8430
Comentarii la articol: 0

Schmitt trigger - vedere generală

 

În timpul proiectării circuitului de impulsuri, dezvoltatorul poate avea nevoie de un dispozitiv de prag care să poată forma un semnal dreptunghiular pur cu anumite valori ale nivelurilor de înaltă și joasă tensiune de la semnalul de intrare cu o formă ne-dreptunghiulară (de exemplu, ferăstrău sau sinusoidal).

Declanșatorul Schmitt, un circuit cu o pereche de stări de ieșire stabile, care sub influența semnalului de intrare se înlocuiesc reciproc într-un salt, este potrivit pentru acest rol, adică ieșirea este un semnal dreptunghiular.

Electronică practică

O caracteristică caracteristică a declanșatorului Schmitt este prezența unui anumit interval între nivelurile de tensiune pentru semnalul de intrare, atunci când tensiunea de ieșire a semnalului de intrare este trecută la ieșirea acestui declanșator de la un nivel scăzut la unul ridicat și invers.

Această proprietate a declanșatorului Schmitt se numește histereză, iar porțiunea caracteristică dintre valorile de intrare a pragului se numește regiune de histereză. Diferența dintre valorile pragului superior și cel inferior pentru intrarea declanșatorului Schmitt determină lățimea regiunii sale de isterie, care servește ca o măsură a sensibilității declanșatorului. Cu cât regiunea de histerezis este mai largă - cu atât declanșatorul Schmitt este mai puțin sensibil, cu atât regiunea de histerezis este mai îngustă - cu atât sensibilitatea este mai mare.

Declanșatoarele Schmitt sunt disponibile sub formă de microcircuite specializate, unde mai multe declanșatoare separate pot fi amplasate în interiorul unei carcase simultan. Astfel de microcircuite au un anumit prag de comutare normalizat și dau fronturi abrupte la ieșire, în ciuda semnalului de intrare care este departe de o formă dreptunghiulară. În plus, declanșatorul Schmitt poate fi construit și pe baza elementelor logice, caz în care dezvoltatorul are posibilitatea să stabilească și să regleze foarte exact lățimea regiunii de histereză a dispozitivului său de prag.

Fii atent la figură și ia în considerare mai îndeaproape principiul declanșatorului Schmitt.

Principiul Schmitt Trigger

Iată o ilustrare schematică a unui element declanșator, precum și caracteristicile de transfer și timp ale acestuia. După cum vedeți, atunci când nivelul semnalului de intrare Uin este mai mic decât pragul inferior Ufor.n, ieșirea de declanșare Schmitt are, de asemenea, un nivel de tensiune U0 scăzut aproape de zero.

În procesul de creștere a tensiunii semnalului de intrare Uin, valoarea acestuia ajunge mai întâi la limita inferioară a regiunii de histereză Uпор.н, pragul inferior, în timp ce ieșirea, ca și înainte, nu schimbă nimic. Și chiar și atunci când tensiunea de intrare Uin intră în regiunea de isterie, și de ceva timp este în interiorul ei, atunci la ieșire nu se întâmplă nimic - ieșirea este încă tensiune U0 de nivel scăzut.

Dar de îndată ce nivelul tensiunii de intrare Uin este comparat cu pragul superior al regiunii de histereză Ufor.in (zona de răspuns), ieșirea de declanșare sare în starea unui nivel de înaltă tensiune U1. Dacă tensiunea de intrare Uin continuă să crească în continuare (în limitele permise pentru microcircuit), tensiunea de ieșire Uout nu se va mai schimba, deoarece se atinge una dintre cele două stări stabile - un nivel ridicat de U1.

Acum, să spunem că tensiunea de intrare Uin a început să scadă. La întoarcerea la regiunea de histereză, la ieșire nu există modificări, nivelul este U1 ridicat. Dar imediat ce tensiunea semnalului de intrare Uin este egală cu limita inferioară a regiunii de histereză Uпн.н - ieșirea de declanșare Schmitt sare în starea cu un nivel de tensiune U0 scăzut. Lucrările declanșatorului Schmitt se bazează pe acest lucru.

Schmitt declanșează munca

Uneori, declanșatoarele Schmitt se dovedesc a fi utile, în cazul în care elementul logic „I” este implementat în interiorul microcircuitului, iar invertorul „NU” este instalat la ieșire (declanșatorul Schmitt).În acest caz, caracteristica de transfer va arăta invers: când tensiunea depășește limita superioară a regiunii de histereză, la ieșirea de pe Schmitt apare un nivel scăzut, iar când se întoarce sub regiunea de histereză, la ieșire apare un nivel ridicat. Acesta este practic un element AND-NOT cu histereză.

Schmitt declanșator pe amplificator operațional

Schmitt trigger poate fi asamblat și pe un amplificator operațional (op amper). Să analizăm una dintre opțiunile de implementare a acesteia în termeni generali. Intrarea de inversare a amplificatorului op este conectată la pământ, iar semnalul de intrare este transmis prin rezistența R1 la intrarea neinvertitoare a amperiului op. Ieșirea amplificatorului op de-a lungul lanțului de feedback prin rezistența R2 este conectată la intrarea fără inversare a amperiului. Tensiunea dreptunghiulară este îndepărtată de la ieșirea amperiului op.

Tensiunea la ieșirea amplificatorului operațional este în mod tradițional determinată de formula Uout = K * Ua. De obicei Uout.max este egal cu tensiunea de alimentare a op-amperului (să o denotăm prin fag E), iar K este câștigul opamp, este de ordinul 1.000.000.Tensiunea de ieșire poate varia de la + E la -E. Aici nu vom intra în detalii particulare și, pentru a simplifica înțelegerea, vom considera un exemplu viu în care rezistența de intrare și rezistența din circuitul de feedback sunt egale între ele: R1 = R2.

Deci, la început, când Uin = 0, deci Ua = 0, atunci Uout = 0, deoarece tensiunea de la intrarea neinvertitoare a op-amperului nu depășește tensiunea la intrarea sa inversă.

Dacă acum Uvh este ușor crescut, atunci Ua va crește ușor. Atunci Uout va crește semnificativ (în conformitate cu valoarea lui K), deoarece tensiunea de la intrarea ne-inversantă a amplificatorului va depăși tensiunea la intrarea sa inversă, care, așa cum am decis, este legată la pământ. Apoi, datorită faptului că punctul Ua este între rezistențele conectate conform diagramei de mai sus, în punctul Ua tensiunea va crește semnificativ, va deveni aproximativ Uout / 2, iar datorită avalanșei de feedback pozitiv, o tensiune Uout stabilă (egală cu tensiunea de alimentare) OS = E). Astfel, amplificatorul op a intrat într-o stare stabilă, cu un nivel ridicat al tensiunii de ieșire. Mai mult, Ua = (E + Uin) / 2.

Dacă în această stare începem să reducem Uin, atunci chiar și atunci când devine egal cu zero, atunci în punctul Ua va mai exista E / 2, iar la ieșirea op-amperului va mai exista o tensiune de nivel înalt Uout = E.

Schmitt declanșator

Numai atunci când Uin devine egal cu -E, doar atunci Ua devine egal cu zero, iar ieșirea op-amperii trece într-o stare cu un nivel de tensiune joasă (-E). În acest caz, va apărea din nou o avalanșă de feedback - acum Uout = -E, Ua = (Uin-E) / 2, iar acest lucru este mult mai mic decât la intrarea neinvertitoare a amplificatorului op. Declanșatorul a intrat într-o stare constantă cu un nivel de ieșire scăzut. Pentru ca ieșirea amplificatorului op să revină acum la o stare ridicată, este necesar ca Uin să devină din nou egal cu E, ceea ce va provoca o altă avalanșă de feedback. Revenirea la punctul zero nu va mai avea loc.

Consultați și la i.electricianexp.com:

  • Jetoane logice. Partea 6
  • Jetoane logice. Partea 7. Declanșatoare. RS - declanșator
  • Jetoane logice. Partea 8. D - declanșator
  • Jetoane logice. Partea 9. Declanșatorul JK
  • Indicator de scurgeri de tensiune pe termen scurt

  •