Schmitt Trigger: Nədir və Necə İşləyir?

Alan: Əsas Elektrik

China

Schmitt Trigger nədir?

Schmitt Trigger komparatorun qarşılaşdırma xətti ilə histeresinin tətbiq edilməsi ilə müstəqil girişi üçün mənfi geri bildirim tətbiq edərək inkişaf etdirdiyi bir cihazdır və ya diferensial amplifier. Schmitt Trigger iki fərqli dəyərli giriş порогового напряжения istifadə edir ki, bu da sinyalda olan шумdan qoruyur. Bu iki порогового напряжения ilə işləməsi histeresis adlanır.

Schmitt Trigger 1934-cü ildə amerikalı alim Otto H Schmitt tərəfindən icad edilmişdir.

Normal komparator yalnız bir порогового напряжения sinyali ehtiva edir. Və bu порогового напряжения sinyalini giriş sinyali ilə müqayisə edir. Amma, əgər giriş sinyalında шум varsa, bu, çıxış sinyalını təsirləyə bilər. a schmitt trigger.png

Yuxarıdakı şəkildə, A və B nöqtələrindəki шум səbəbindən, giriş sinyali (V1) referans sinyali (V2) səviyyəsini keçir. Bu müddətdə, V1 V2-dən azdır və çıxış aşağıdır.

Buna görə, komparator çıxışı giriş sinyalindəki шум tərəfindən təsirlənir. Və komparator шумdan qorunmur.

"Trigger" sözü "Schmitt Trigger" ifadəsində çıxışın dəyərinin saxlanılmasını, ancaq giriş kifayət qədər dəyişərkən "trigger" etdiyi zaman dəyişməsinə bənzədikdən istifadə olunmuşdur.

Schmitt Trigger necə işləyir?

Schmitt trigger, giriş sinyali шумlu olsa belə düzgün nəticə verir. O, iki порогового напряжения istifadə edir; biri üst порогового напряжения (VUT), digəri isə aşağı порогового напряжения (VLT).

Schmitt triggerin çıxışı, giriş sinyali VUT-ni keçənə qədər aşağı qalır. Bir dəfə giriş sinyali bu limiti (VUT) keçəndə, Schmitt triggerin çıxışı, giriş sinyali VLT səviyyəsindən aşağı olana qədər yüksək qalır.

İndi Schmitt triggerin işləmə prinsipini misal ilə izah edək. Burada ilk girişin sıfır olduğunu fərz edək.

Schmitt Trigger ilə səs effekti

Burada, ilk giriş signali sıfır olduğunu və yuxarıda göstərilən şəkildə kəskin artdığını fərz edirik.

Schmitt triggerin çıxış signali Nöqtə A-də qədər aşağı qalır. Nöqtə A-da, giriş signali üst mərhələnin (VUT) səviyyəsini keçir və bu, yüksək bir çıxış signali yaradır.

Çıxış signali Nöqtə B-də qədər yüksək qalır. Nöqtə B-da, giriş signali aşağı mərhələnin altında keçir və bu, çıxış signali aşağı edir.

Yenidən, Nöqtə C-də, giriş signali üst mərhələnin üstündən keçdiyi zaman, çıxış yüksəkdir.

Bu şəraitdə, giriş signali səsli olduğunu görürük. Amma səs çıxış signali tərəfindən təsirləndirilmir.

Schmitt Trigger Səciyyəsi

Schmitt trigger səciyyəsi müsbət geribbağlamadan istifadə edir. Bu səbəbdən, bu səciyyə həmçinin yeniləyici müqayisəçi səciyyəsi kimi tanınır. Schmitt Trigger səciyyəsi Operatsion amplifikator və Transistor ilə hazırlanabilir. Və onun növləri belədir;

Operatsion amplifikator bazlı Schmitt trigger
Transistor bazlı Schmitt trigger

Operatsion Amplifikator Bazlı Schmitt Trigger

Schmitt trigger səciyyəsi operatsion amplifikatorun iki yolla hazırlanabilir. Əgər giriş signali operatsion amplifikatorun inverting nöqtəsinə bağlanırsa, ona Inverting Schmitt Trigger deyilir. Əgər giriş signali operatsion amplifikatorun non-inverting nöqtəsinə bağlanırsa, ona Non-inverting Schmitt Trigger deyilir.

Inverting Schmitt Trigger

Bu növ Schmitt triqetində, daxili sinyal inversiya terminalına verilir. Və mənbədən daxile olan pozitiv geridən qayıtma var.

İndi, bu şemaya necə işlədiyini başa düşək. Nöqtə A-da, təzəlik V və tətbiq edilən təzəlik (daxili təzəlik) Vin-dir.Əgər tətbiq edilən təzəlik Vin V-dən böyükdirsə, şemanın çıxışı aşağı olacaq. Əgər tətbiq edilən təzəlik Vin V-dən kiçikdirsə, şemanın çıxışı yüksək olacaq.

$V_{in} > V \quad V_{out} = V_L$

$V_{in} < V \quad V_{out} = V_H$

İndi, V-nin tənliyini hesablayaq.

Kirchhoff Cari Qanunu (KCL) tətbiq edərkən,

$\frac{V-0}{R_1} + \frac{V-V_{out}}{R_2} = 0$

$\frac{V}{R_1} + \frac{V}{R_2} - \frac{V_{out}}{R_2} = 0$

$V(\frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2}) = \frac{V_{out}}{R_2}$

$V (\frac{R_1 + R_2}{R_1 R_2}) = \frac{V_{out}}{R_2}$

$V = \frac{R_1}{R_1 + R_2} \times V_{out}$

İndi, Schmitt tetiklərinin çıxışı yüksək olduğunu fərz edək. Bu şəraitdə,

$V_{out} = V_H \quad and \quad V=V_1$

Beləliklə, yuxarıdakı tənliyə görə;

$V_1 = \frac{R_1}{R_1 + R_2} \times V_{H}$

Daxil olunmuş işarə V1-dən böyükdirsə, Schmitt tetiklərinin çıxışı aşağı olacaq. Bu səbəbdən, V1 üst порог voltajıdır (VUT).

$V_{UT} = \frac{R_1}{R_1 + R_2} \times V_{H}$

Çıxış, daxil olunmuş işarə V-dən kiçik olana qədər aşağı qalacaq. Schmitt tetiklərinin çıxışı aşağı olduqda, bu şəraitdə,

$V_{out} = V_L \quad and \quad V=V_2$

$V_2 = \frac{R_1}{R_1 + R_2} \times V_{L}$

İndi, çıxış yüksək qalır, tək vuruş işarəsi V2-dən az olana qədər. Buna görə, V2 aşağı порог напряжения (VLT) kimi tanınır.

$V_{LT} = \frac{R_1}{R_1 + R_2} \times V_{L}$

Invert olmayan Schmitt Trigger

Invert olmayan Schmitt trigger-da, giriş işarəsi Op-Amp-in invert olmayan terminalına tətbiq olunur. Və pozitiv geri bildirim çıxışdan girişe tətbiq olunur. Op-Amp-in invert terminalı zemin terminalına bağlanır. Invert olmayan Schmitt trigger-in şəməsi aşağıdakı şəkildə göstərilir.

Bu şəbdə, Schmitt trigger-in çıxışı, nəzarət cəhddə V nöqtəsi sıfırdan böyükdirsə yüksək olacaq. V nöqtəsi sıfırdan kiçikdirsə çıxış aşağı olacaq.

$V>0 , V_{out} = V_H$

$V<0 , V_{out} = V_L$

İndi, nəzər salınan nodda KCL tətbiq edərək voltaj V-nin tənliyini tapaq.

$\frac{V-V_{in}}{R_1} + \frac{V-V_{out}}{R_2} = 0$

$\frac{V}{R_1} - \frac{V_{in}}{R_1} + \frac{V}{R_2} - \frac{V_{out}}{R_2} = 0$

$V \left(\frac{R_1 + R_2}{R_1 R_2} \right) = \frac{V_{in}}{R_1} + \frac{V_{out}}{R_2}$

$V = \frac{R_2}{R_1 + R_2} V_{in} + \frac{R_1}{R_1 + R_2} V_{out}$

İndi, Op-Ampın çıxışı aşağı olduğunu düşünək. Buna görə, Schmitt triggerin çıxış voltu VL olacaq. V voltu da V1-ə bərabərdir.

Bu şərtlərdə,

$V_{out} = V_L \quad and \quad V = V_1$

Yuxarıdakı tənliyə görə,

$V_1 = \frac{R_2}{R_1 + R_2} V_{in} + \frac{R_1}{R_1 + R_2} V_{L}$

V1 nöqtəsi sıfırdan böyük olduğunda, çıxış yüksək olacaq. Bu şərt altında,

$\frac{R_2}{R_1 + R_2} V_{in} > - \frac{R_1}{R_1 + R_2} V_{L}$

$V_{in} > -\frac{R_1}{R_2} V_L$

Bu şərt yerinə yetirildikdə, çıxış yüksək olacaq. beləliklə, bu tənlik yuxarı порог напряжения (VUT) qiymətini verir.

$V_{UT} = - \frac{R_1}{R_2} V_L$

İndi Schmitt triqgerinin çıxışı yüksək olduğunu fərz edək. V və V2 bərabərdir.

$V_{out} = V_H \quad and \quad V = V_2$

Nəqtələr anbarında voltajın V tənliyindən.

$V2 = \frac{R_2}{R_1 + R_2} V_{in} + \frac{R_1}{R_1 + R_2} V_{H}$

V2 voltajı sıfırdan kiçikdirsə, Şmit triqeri nəticəsində aşağı olacaq. Bu şəraitdə,

$\frac{R_2}{R_1 + R_2} V_{in} < - \frac{R_1}{R_1 + R_2} V_{H}$

$\[ V_{in} < -\frac{R_1}{R_2} V_H$

Yuxarıdaki tənlik aşağı порог напряжения (VLT) qiymətini verir.

$V_{LT} = -\frac{R_1}{R_2} V_H$

Tranzistor əsaslı Şmit tetikləyici

Şmit tetikləyici elektrik şəbəkəsi iki tranzistorun köməyi ilə dizayn edilə bilər. Tranzistor əsaslı Şmit tetikləyicinin şəbəkə siyahısı aşağıdakı şəbəkədə göstərilmişdir.

Vin = daxili voltaj
Vref = Referans voltaj = 5V

Fərz edək ki, başlanğıcda, daxili voltaj Vin sıfırdır. Daxili voltaj tranzistor T1-in bazasına verilir. Bu şəraitdə, tranzistor T1 kəsmə bölgəsində işləyir və bu da qapalıdır.

Va və Vb nod voltajlarıdır. Referans voltaj 5V-dır. Deməli, Va və Vb qiymətlərini voltaj bölücü qaydası ilə hesablaya bilərik.

Gerilim Vb tranzistor T2-nin bazına verilir. Bu gerilim 1.98V'dır. Bu nedenle, tranzistor T2 iletim halindedir. Bu durumda, Schmitt tetikleyicisinin çıkışı düşük seviyededir. Emitterdeki düşüş yaklaşık 0.7V'dir. Bu nedenle, tranzistorun bazındaki gerilim 1.28V'dır.

Tranzistor T2-nin emitteri tranzistor T1-in emitteriyle bağlantılıdır. Bu yüzden, her iki tranzistör de 1.28V'de aynı seviyede çalışır.

Bu, giriş gerilimi 1.28V'nin 0.7V üzerinde veya 1.98V'den (1.28V + 0.7V) daha fazla olduğunda tranzistor T1 iletim haline geleceğini gösterir.

Şimdi, giriş gerilimini 1.98V'den daha yüksek seviyeye çıkarıyoruz ve tranzistor T1 iletim haline gelmeye başlar. Bu, tranzistor T2-nin bazında gerilim düşüşüne neden olur ve tranzistor T2 kapatılır. Bu nedenle, Schmitt tetikleyicisinin çıkışı yüksek seviyede olur.

Giriş gerilimi azalmaya başlar. Giriş gerilimi 1.98V'den 0.7V daha düşük olduğunda, yani 1.28V olduğunda, tranzistor T1 kapatılır. Bu durumda, tranzistor T2 referans geriliminden yeterli gerilim alır ve açılır. Bu, Schmitt tetikleyicisinin çıkışını düşük seviyeye getirir.

Bu nedenle, bu durumda, 1.28V'de bir alt eşiği ve 1.98V'de bir üst eşiğimiz var.

Schmitt Tetikleyici Oskilatoru

Schmitt tetikleyici, tek bir RC entegre devresi ile bağlanarak bir oskila t tor olarak kullanılabilir. Schmitt tetikleyici oskilatorun devre şeması aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

Mövqenin çıxışı müxtəlif kvadrat dalğadır. Və bu dalğanın tezliyi R, C və Schmitt Trigger-ın порогового значения (threshold point) əsasında asılıdır.

$f = \frac{k}{RC}$

Burada k sabitdir və 0.2 ilə 1 arasında dəyişir.

CMOS Schmitt Trigger

Sadə sinyal inversiyası mövqe girişi olan sinyalin qarşıt sinyalini verir. Məsələn, əgər girişi yüksəkdirsə, sadə inversiya mövqesinin çıxışı aşağı olur. Amma əgər giriş sinyalində zəngərlər (şum) varsa, çıxış sinyali bu zəngərlərə reaksiya göstərir. Bu, istəməyimizdir. Buna görə, CMOS Schmitt trigger istifadə edilir.

Sadə Sinyal Inversiyası Mövqesinin Dalğa forması

Birinci dalga formasında, giriş sinyalində heç bir şum yoxdur. Buna görə, çıxış mükəmmeldir. Amma ikinci şəkildə, giriş sinyalində bəzi şumlar var. Çıxış da bu şumlara reaksiya göstərir. Bu vəziyyəti qabaqcıl etmək üçün CMOS Schmitt trigger istifadə olunur.

Aşağıda verilmiş şəkil, CMOS Schmitt triggerin qurulmasını göstərir. CMOS Schmitt Trigger 6 tranzistora, PMOS və NMOS tranzistorları daxil olmaqla ibarətdir.

Öncə, PMOS və NMOS tranzistorların nə olduğunu bilək. PMOS və NMOS tranzistorların simvolu aşağıdakı şəkildə göstərilmişdir.

NMOS tranzistor, VG, VS və ya VD-dan böyükdürsə, əmələ gətirir. PMOS tranzistor, VG, VS və ya VD-dan kiçikdirsə, əmələ gətirir. CMOS Schmitt triggerdə, sadə inversiya mövqesinə bir PMOS və bir NMOS tranzistor əlavə olunur.

Birinci halda, daxil edilən qıvrımlı gəz nisbətən yüksəkdir. Bu şəraitdə, PN tranzistoru açıq və NN tranzistoru bağlıdır. Və bu, nod-A üçün yerə yola yaradır. Beləliklə, CMOS Schmitt tetikçisinin çıxışı sıfır olacaqdır.

İkinci halda, daxil edilən qıvrımlı gəz yüksəkdir. Bu şəraitdə, NN tranzistoru açıq və PN tranzistoru bağlıdır. Bu, nod-B üçün VDD (Yüksək) gəz yolu yaradacaqdır. Beləliklə, CMOS Schmitt tetikçisinin çıxışı yüksək olacaqdır.

Schmitt Tetikçisinin Tətbiqləri

Schmitt tetikçisinin tətbiqləri aşağıdakılardır.

Schmitt tetikçisi sinus və üçbucaq dalğalarını kvadrat dalğalara çevirmək üçün istifadə olunur.
Schmitt tetikçisinin ən mühüm istifadəsi, rəqəmsal elektronikada səsindən arınmaqdır.
Onun funksiya generatoru kimi istifadəsi də mümkündür.
Oscillator tətbiq etmək üçün də istifadə oluna bilər.
Schmitt tetikçisi ilə RC şəbəkəsi kimidə ağızların debouncingu üçün istifadə olunur.

Mənbə: Electrical4u.

Beyan: Orijinalə hürmeta qoyun, yaxşı məqalələr paylaşımaya layıqdır, əgər hüquqları pozubsa silinməsi üçün əlaqə saxlanın.

Müəllifə mükafat verin və təşviq edin

Mövzular:

Dövrə Nəzəriyyəsi

Schmitt Trigeri

Ekspertlər haqqında

Electrical4u

China