Schmitt Trigger:Circuits, Working, and Applications

Schmitt Trigger, aanvankelijk bekend als de thermionische trigger, bestaat al tientallen jaren. Tot nu toe heeft het bijgedragen aan levensveranderende technologische vooruitgang, zoals het schakelen tussen twee spanningstoestanden. Het is een comparator of differentiële versterker die een extra hysterese heeft om ruisimmuniteit te bieden. Maar zelfs zonder de hysterese kan het alleen fungeren als een comparator die schone digitale pulsen maakt.

Vandaag zullen we een Schmitt-triggercircuit ontwerpen en vervolgens uitleggen hoe het werkt. Daarnaast zullen we verschillende gebieden belichten waarop u het Schmitt-triggercircuit kunt toepassen.

1.Wat is een Schmitt-trigger?

Kortom, het is een regeneratieve comparator. Het maakt gebruik van positieve feedback om hysteresisspanning te implementeren of sinusvormige ingang te veranderen in blokgolfuitgang. Vaak fungeert de uitgangsspanning van de Schmitt-trigger als de referentiespanning van ingangsgolfvormen. Het functioneert om ruis van zijn analoge ingangssignaalvorm om te zetten in een digitaal signaal.

Schmitt-trigger kan ook een bistabiele schakeling zijn. Het bistabiele circuit heeft gestage hoge en lage uitgangsspanningsschommelingen zodra de ingang het gewenste drempelniveau bereikt.

2.Soorten Schmitt-trigger

Ongetwijfeld zijn er verschillende logische Integrated Circuits met Schmitt-triggers als een van de componenten. In ons geval zullen we onze interesse echter baseren op de DIY Schmitt-trigger die we zullen hebben.

De typen omvatten;

• Een op een operationele versterker gebaseerde Schmitt-trigger, en
• Een op transistor gebaseerde Schmitt-trigger.

Verdere uitleg over de bovenstaande typen vindt u onder het algemene Schmitt-triggercircuit.

3.Hoe werkt een Schmitt-trigger?

Een Schmitt-trigger gebruikt een positief feedbackconcept om zijn werking te bereiken. Met andere woorden, er wordt een uitvoermonster genomen en vervolgens teruggevoerd naar de invoerbron. Op deze manier krijgt de uitvoer een versterking.

(positieve feedback uitleg).

De versterking helpt om de output van de comparator naar believen in zijn staat te laten komen. Het zorgt er ook voor dat de toestand constant is op het vastgestelde niveau.

4.Gemeenschappelijke Schmitt-triggert circuits

Schmitt-trigger met transistors

We zullen twee transistors (de essentiële componenten) en andere externe basiscomponenten voor dit Schmitt-triggercircuit gebruiken om het blokschema op te zetten.

Werking van het circuit

Ten eerste zal T1 niet geleiden wanneer VIN (ingangsspanning) op 0V staat. Aan de andere kant heeft de Vref (spanningsreferentie) een 1,98 V, waardoor T2 kan geleiden.

Verderop, wanneer we doorgaan naar knooppunt B, kunnen we het circuit behandelen als een spanningsdeler en vervolgens de onderstaande formules gebruiken om de spanning met de componentwaarden te berekenen;

VIN =0V, Vref =5V

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

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

Zoals we hebben opgemerkt, is de geleidende spanning van 1,98 van T2 laag. Ook is de basisspanning op de klem van de transistor 1,28V, wat hoger is dan de spanning op de emitterklem van de transistor bij 0,7V.

Het verhogen van de ingangsspanning van het circuit kan dus de T1-waarde overschrijden en deze geleiden. Vervolgens zal dit leiden tot het dalen van de basisspanning van T2. Een kortere geleidingstijd van de T2-transistor verhoogt dan de uitgangsspanning.

Schmitt-trigger met transistors

Vervolgens begint de ingangsspanning van het circuit bij de T1-basisspanning van de terminal te weigeren. Tijdens het proces zal de basisklemspanning verder gaan dan 0,7 V van de emitterterminal van de transistor en vervolgens de deactivering van de transistor veroorzaken.

De hele procedure is afhankelijk van het feit dat de emitterstroom weigert tot een punt waarop de transistor een modus van voorwaarts actief vindt. Later zullen zowel de basisspanning op de klem van T2 als de collectorspanning stijgen.

Soms zal er echter weinig stroom door T2 vloeien en kan de stroom T1 uitschakelen en de spanning van de emitter verlagen. Onder dergelijke omstandigheden verlaagt u de ingangsspanning van het circuit tot ongeveer 1,3 V om T1 te deactiveren.

Ten slotte heb je twee drempelspanningen op 1,3V en 1,9V.

Op operationele versterker gebaseerde Schmitt-triggercircuits

De op Op-Amp gebaseerde Schmitt-triggercircuits hebben twee hoofdafdelingen; de niet-inverterende ingang en inverterende Schmitt-triggers.

Schmitt-triggercircuit omkeren

Voor de inverterende Schmitt-triggeringang past u de inverterende aansluiting van de operationele versterker (Op-Amp) toe. Bovendien is de uitvoer die wordt gegenereerd door de inverterende modus van tegengestelde polariteit en moet u deze toepassen op een niet-inverterende terminal om positieve feedback te krijgen.

Schmitt-triggercircuit inverteren

Uitleg en formule van het inverterende Schmitt-triggercircuit hierboven;

VREF kleiner dan VIN resulteert in een -VSAT-vergelijkingsuitgang. Als daarentegen -VREF iets groter is dan VIN (meer negatief), zal de uitvoer VSAT zijn. Daarom zal de Vo (uitgangsspanning van de comparator) -VSAT of VSAT zijn. Maar u zult de ingangsspanningen van het circuit moeten regelen met R2 of R1 om de toestandsveranderingen van het circuit te regelen.

Waarden van -VREF en VREF formulering;

1. V_REF =(V_O * R₂ ) / (R₁ + R₂ )

2. V_O =V_SAT , daarom,

3. V_REF =(V_SAT * R₂ ) / (R₁ + R₂ )

4. -V_REF =(V_O * R₂ ) / (R₁ + R₂ )

5. V_O =-V_SAT daarom,

6. -V_REF =(-V_SAT * R₂ ) / (R₁ + R₂ )

Soms wordt VREF aangeduid als Upper Threshold Voltage (VUT), terwijl -VREF de Lower Threshold Voltage (VLT) is.

Circuit van een niet-inverterende Schmitt-trigger

In de tweede modus van het op Op-Amp gebaseerde Schmitt-triggercircuit, past u de ingangsspanning van het circuit toe op de niet-inverterende ingangsklem van de operationele versterker. Daarna laat de emitterweerstand R1 de uitgangsspanning terug naar het niet-inverterende aansluitcircuit.

Niet-inverterend Schmitt-triggercircuit

Laten we zeggen dat de uitgangsspanning in het begin op VSAT was. De uitgangsspanning zal hetzelfde verzadigingsniveau hebben zolang de VLT hoger is dan VIN. Als later de ingangsspanning van het circuit het onderste drempelspanningsniveau overschrijdt, verandert de uitgangsstatus in -VSAT. U kunt ook de voorspanning in serie variëren om de gewenste referentiespanningswaarden te krijgen.

Ten slotte zal de uitvoer constant zijn in de -VSAT-status totdat de ingangsspanning van het circuit boven de bovenste drempelspanning stijgt.

5.Toepassingen van Schmitt-triggers

U vindt het Schmitt-triggercircuit in verschillende toepassingen, zoals;

• Eerst in het debounce-circuit van de schakelaar.
• Vervolgens kun je Schmitt-triggers gebruiken om een ​​relaxatie-oscillator te implementeren, vooral in ontwerpen met een closed-loop -ve-respons.
• U kunt ze ook gebruiken in functiegeneratoren en voedingen.
• Bovendien verandert het triggercircuit de sinusgolf in de blokgolf.
• Ten slotte kun je ze in digitale circuits opnemen als signaalconditionering om te helpen bij het verwijderen van signaalcircuits.

Samenvatten

Samenvattend geeft het artikel van vandaag een gedetailleerd inzicht in Schmitt Triggers, de werking, de basiscircuitstructuur en ook enkele van zijn toepassingen.

Zelfs met de hoge efficiëntie van de trigger, is het het beste om enkele preventieve maatregelen te nemen, zoals. Een Op-Amp in rails rijden. Er zal meer stroomverbruik zijn, en dus heb je een krachtige bron nodig. Ondanks de beperking zul je ruisige signalen en een verminderd aantal meervoudige uitgangsovergangen kwijtraken.

Heb je problemen met het opzetten van je circuit of zit je vast aan een project? Neem contact met ons op voor meer informatie.