什么叫觸發(fā)器
施密特觸發(fā)電路( 簡(jiǎn)稱(chēng))是一種波形整形電路,當(dāng)任何波形的信號(hào)進(jìn)入電路時(shí),輸出在正、負(fù)飽和之間跳動(dòng),產(chǎn)生方波或脈波輸出。不同于比較器,施密特觸發(fā)電路有兩個(gè)臨界電壓且形成一個(gè)滯后區(qū),可以防止在滯后范圍內(nèi)之噪聲干擾電路的正常工作。如遙控接收線(xiàn)路,傳感器輸入電路都會(huì)用到它整形。
施密特觸發(fā)器
一般比較器只有一個(gè)作比較的臨界電壓,若輸入端有噪聲來(lái)回多次穿越臨界電壓時(shí),輸出端即受到干擾,其正負(fù)狀態(tài)產(chǎn)生不正常轉(zhuǎn)換,如圖1所示。
圖1 (a)反相比較器 (b)輸入輸出波形
施密特觸發(fā)器如圖2 所示,其輸出電壓經(jīng)由R1 、R2 分壓后送回到運(yùn)算放大器的非反相輸入端形成正反饋。因?yàn)檎答仌?huì)產(chǎn)生滯后(Hysteresis)現(xiàn)象,所以只要噪聲的大小在兩個(gè)臨界電壓(上臨界電壓及下臨界電壓)形成的滯后電壓范圍內(nèi),即可避免噪聲誤觸發(fā)電路,如表1 所示
圖2 (a)反相斯密特觸發(fā)器 (b)輸入輸出波形
表1施密特觸發(fā)器的滯后特性
上臨界電壓VTH |
下臨界電壓VTL |
滯后寬度(電壓)VH |
VTL<噪聲<VTH |
輸入端信號(hào)νI 上升到比VTH 大時(shí),觸發(fā)電路使νO 轉(zhuǎn)態(tài) |
輸入端信號(hào)νI 下降到比VTL 小時(shí),觸發(fā)電路使νO 轉(zhuǎn)態(tài) |
上、下臨界電壓差VH =VTH -VTL |
噪聲在容許的滯 后寬度范圍內(nèi),νO 維持穩(wěn)定狀態(tài) |
反相施密特觸發(fā)器
電路如圖2 所示,運(yùn)算放大器的輸出電壓在正、負(fù)飽和之間轉(zhuǎn)換:
νO= ±Vsat 。輸出電壓經(jīng)由R1 、R2 分壓后反饋到非反相輸入端:ν+= βνO,
其中反饋因數(shù)=
當(dāng)νO為正飽和狀態(tài)(+Vsat )時(shí),由正反饋得上臨界電壓
當(dāng)νO 為負(fù)飽和狀態(tài)(- Vsat )時(shí),由正反饋得下臨界電壓
VTH 與VTL 之間的電壓差為滯后電壓:2R1
圖3 (a)輸入、輸出波形 (b)轉(zhuǎn)換特性曲線(xiàn)
輸入、輸出波形及轉(zhuǎn)換特性曲線(xiàn)如圖3(b)所示。
當(dāng)輸入信號(hào)上升到大于上臨界電壓VTH 時(shí),輸出信號(hào)由正狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?BR>負(fù)狀態(tài)即: νI >VTH→νo = - Vsat
當(dāng)輸入信號(hào)下降到小于下臨界電壓VTL 時(shí),輸出信號(hào)由負(fù)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?BR>正狀態(tài)即: νI <VTL→νo = + Vsat
輸出信號(hào)在正、負(fù)兩狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變,輸出波形為方波。
非反相施密特電路
圖4 非反相史密特觸發(fā)器
非反相施密特電路的輸入信號(hào)與反饋信號(hào)均接至非反相輸入端,如圖4所示。
由重迭定理可得非反相端電壓
反相輸入端接地: ν- = 0,當(dāng)ν+ = ν- = 0 時(shí)的輸入電壓即為臨界電壓。
將ν+ = 0 代入上式得
整理后得臨界電壓
當(dāng)νo 為負(fù)飽和狀態(tài)時(shí),可得上臨界電壓
當(dāng)νo為正飽和狀態(tài)時(shí),可得下臨界電壓,
VTH與VTL之間的電壓差為滯后電壓:
圖5 (a)計(jì)算機(jī)仿真圖 (b)轉(zhuǎn)換特性曲線(xiàn)
輸入、輸出波形與轉(zhuǎn)換特性曲線(xiàn)如圖5所示。
當(dāng)輸入信號(hào)下降到小于下臨界電壓VTL 時(shí),輸出信號(hào)由正狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?BR>負(fù)狀態(tài):νo < VTL →νo = - Vsat
當(dāng)輸入信號(hào)上升到大于上臨界電壓VTH 時(shí),輸出信號(hào)由負(fù)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?BR>正狀態(tài): νo > VTL →νo = + Vsat
輸出信號(hào)在正、負(fù)兩狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變,輸出波形為方波。