Schmitt Trigger: Ano kini ug Pwede mo mahatagan og Explanation ang Iya Pag-ila?

Larangan: Basic Electrical Basikong Elektikal

China

Ano ang Schmitt Trigger?

Ang Schmitt Trigger usa ka comparator circuit nga may hysteresis nga implementado pinaagi sa pag-apil sa positive feedback sa noninverting input sa comparator o differential amplifier. Ang Schmitt Trigger nagamit og duha ka input nga adunay lain-lain nga threshold voltage level aron mas sayon ang pag-angkon sa noise sa input signal. Ang aksyon gikan sa duha ka threshold niini gitawag og hysteresis.

Ang Schmitt Trigger gipatubo ni American scientist Otto H Schmitt sa 1934.

Ang normal nga comparator adunay usa ra ka threshold signal. Ug kini mag-compare sa threshold signal sama sa input signal. Pero, kon ang input signal adunay noise, mahimong makaapekto kini sa output signal. a schmitt trigger.png

Sa uban nga figura, tungod sa noise sa mga lugar A ug B, ang input signal (V1) naka-cross sa level sa reference signal (V2). Sa panahon niini, ang V1 adunay labi gamay kay V2 ug ang output adunay low.

Kini nga resulta, ang output sa comparator maapektuhan sa noise sa input signal. Ug ang comparator wala protektado gikan sa noise.

Ang “trigger” sa ngalan “Schmitt Trigger” gikan sa katungod nga ang output gi-retains ang iyang value hangtud ang input mag-usab nang dako aron ma-“trigger” ang pagbag-o.

Kumusta ang pagtrabaho sa Schmitt Trigger?

Ang Schmitt trigger naghatag og proper nga resulta bisan ang input signal adunay noise. Kini nagamit og duha ka threshold voltages; ang una mao ang upper threshold voltage (VUT) ug ang ikaduha mao ang lower threshold voltage (VLT).

Ang output sa Schmitt trigger gibubog hangtud ang input signal naka-cross sa VUT. Bis-an ang input signal naka-cross sa limit na VUT, ang output signal sa Schmitt trigger gibubog hangtud ang input signal adunay labi gamay kay VLT.

Hapon ta makaintindi sa pagtrabaho sa Schmitt trigger pinaagi sa usa ka example. Hapon namo nga ang initial input zero.

Epekto sa bulaklak ng Schmitt Trigger

Ania, gisangpot nato nga ang unang input signal mao ang zero ug nagdugay kini hangtod maabot sa pultahan isip maipakita sa uban nga figure.

Ang output signal sa Schmitt trigger adunay kauban sa pagbaba hangtud sa punto A. Sa punto A, ang input signal mibag-o sa ibabaw sa level sa upper threshold (VUT) ug nagbuhat og mataas nga output signal.

Ang output signal adunay kauban sa pagtaas hangtud sa punto B. Sa punto B, ang input signal mibag-o sa ubos sa lower threshold. Ug kini nagbuhat sa output signal sa pagbaba.

Isip usab, sa punto C, kon ang input signal mibag-o sa ibabaw sa upper threshold, ang output mao ang taas.

Sa kondisyon kini, makita nato nga ang input signal mao ang noisy. Apan ang noise wala makaapekto sa output signal.

Schmitt Trigger Circuit

Ang Schmitt trigger circuit gigamit og positive feedback. Karon, ang circuit kini gitawag usab isip regenerative comparator circuit. Ang Schmitt Trigger circuit mahimo molupad pinaagi sa Op-Amp ug Transistor. Ug iya klasipikar isip;

Op-amp based Schmitt trigger
Transistor based Schmitt trigger

Op-Amp based Schmitt Trigger

Ang Schmitt trigger circuit mahimo molupad pinaagi sa Op-Amp sa duha ka paagi. Kon ang input signal gibag-o sa inverting point sa Op-Amp, gitawag kini isip Inverting Schmitt Trigger. Ug kon ang input signal gibag-o sa non-inverting point sa Op-Amp, gitawag kini isip Non-inverting Schmitt Trigger.

Inverting Schmitt Trigger

Sa tipo ni Schmitt trigger, ang input gihatag sa inverting terminal sa op-amp. Ug ang positibong feedback mula sa output padung sa input.

Ngayon, atong pangutana kumusta mosulob ang circuit na. Sa punto A, ang voltage kay V ug ang gi-aplikar nga voltage (input voltage) kay Vin. Kon ang gi-aplikar nga voltage Vin mas dako kay sa V, ang output sa circuit kay low. Ug kon ang gi-aplikar nga voltage Vin mas gamay kay sa V, ang output sa circuit kay high.

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

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

Ngayon, pagkalkula sa ekuwasyon sa V.

Pag-aplikar Kirchhoff’s Current Law (KCL),

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

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

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

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

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

Kini, hainusahan nga ang output sa Schmitt trigger adunay mataas nga lebel. Sa kahimtang niini,

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

Busa, gikan sa pagkatuod nga ekwasyon;

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

Kon ang sinyal sa input mas dako kay sa V1, ang output sa Schmitt trigger mao ang mababa. Busa, ang V1 mao ang upper threshold voltage (VUT).

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

Ang output mao ang magpabilin mababa hangtod ang sinyal sa input mas gamay kay sa V. kon ang output sa Schmitt trigger mao ang mababa, sa kondisyon niini,

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

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

Kini, ang output nagpadayon nga taas hangtod ang input signal mas baba sa V2. Kaya, ang V2 gitawag usab og lower threshold voltage (VLT).

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

Non-Inverting Schmitt Trigger

Sa non-inverting Schmitt trigger, ang input signal gipasabot sa non-inverting terminal sa Op-Amp. Ug positive feedback gipasabot gikan sa output tungod han input. Ang inverting terminal sa Op-Amp gigamit sa ground terminal. Ang circuit diagram sa non-inverting Schmitt trigger makita sa sumusunod nga figura.

Sa kining circuit, ang output sa Schmitt trigger magtaas kung ang voltage V mas taas sa zero. Ug ang output mababa kung ang voltage V mas baba sa zero.

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

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

Karon, padayon ta sa pagpadayon sa ekuwasyon sa voltaje nga V. Para niini, ipapatuman nato ang KCL sa node na kini.

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

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

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

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

Ngayon, isumpunging ang output sa Op-Amp mao ang lawas. Bisan na, ang output voltage sa Schmitt trigger mao ang VL. Ug ang voltage V sama sa V1.

Sa kondisyon niini,

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

Gikan sa equation niini,

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

Kung ang volted V1 mas taas sa zero, ang output mahimo nga taas. Sa kondisyon kini,

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

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

Kung nahuman ang kondisyon kini, ang output mahimo nga taas. Kini nga ekuwasyon naghatag sa halaga sa upper threshold voltage (VUT).

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

Ngayon pagsabot nga ang output sa Schmitt trigger taas. Ug ang volted V sama sa V2.

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

Gikan sa ekuwasyon sa voltage V.

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

Ang output sa Schmitt trigger mahimong mababa kung ang voltage V2 mas baba sa zero. Sa kondisyon niini,

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

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

Ang ekwasyon sa itaas naghatag sa halaga sa mas mababang threshold voltage (VLT).

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

Transistor based Schmitt Trigger

Ang circuit sa Schmitt trigger mahimo nga ipalihog pinaagi sa duha ka transistor. Ang diagram sa circuit sa transistor-based Schmitt trigger gibigay sa ubos nga circuit.

Vin = input voltage
Vref = Reference voltage = 5V

Pagtumong na, sa simula, ang input voltage Vin zero. Ang input voltage gihatag sa base sa transistor T1. Busa, sa kahimtang niini, ang transistor T1 operasyon sa cut-off region ug it remains non conducting.

Va ug Vb mao ang node voltage. Ang reference voltage gibigay 5V. Busa, mahimo nato pagkalkula sa halaga sa Va ug Vb pinaagi sa voltage divider rule.

Ang voltage Vb gihatag sa base sa transistor T2. Ug kini 1.98V. Kini nangangahulugan nga ang transistor T2 nag-conduct. Tungod niini, ang output sa Schmitt trigger mababa. Ang drop sa emitter mahimong 0.7V. Kini nangangahulugan nga ang base sa transistor na voltage 1.28V.

Ang emitter sa transistor T2 gibutangan sa emitter sa transistor T1. Kini nangangahulugan nga ang duha ka transistors nag-operate sa sama nga lebel sa 1.28V.

Kini nangangahulugan nga ang transistor T1 mog-operate kung ang input voltage 0.7V gi-abaw sa 1.28V o mas taas pa sa 1.98V (1.28V + 0.7V).

Karon, pagtaas nato ang input voltage mas taas pa sa 1.98V, ug ang transistor T1 mog-start sa pag-conduct. Kini mag-cause og voltage drop sa base sa transistor T2 ug kini mag-cut off ang transistor T2. Tungod niini, ang output sa Schmitt trigger mataas.

Ang input voltage magsugod sa pagbaba. Ang transistor T1 mag-cut off kung ang input voltage 0.7V gamay pa sa 1.98V ug kini 1.28V. Sa kondisyon kini, ang transistor T2 magkuha og sufficient voltage gikan sa reference voltage, ug kini mog-on. Kini mag-cause sa output sa Schmitt trigger mababa.

Tungod niini, sa kondisyon kini, adunay duha ka thresholds, ang lower threshold sa 1.28V ug ang higher threshold sa 1.98V.

Schmitt Trigger Oscillator

Ang Schmitt Trigger makagamit isip oscil l ator pinaagi sa pag-connection sa single RC integrated circuit. Ang circuit diagram sa Schmitt trigger oscillator sama sa figure sa ubos.

Ang output sa circuit mao ang continuous na square wave. Ug ang frequency sa waveform depende sa value sa R, C, ug threshold point sa Trigger ng Schmitt.

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

Kung diin k mao ang constant ug adunay range gikan sa 0.2 hangtud 1.

CMOS Schmitt Trigger

Ang simple nga signal inverter circuit naghatag og opposite nga output signal gikan sa input signal. Pwede mosulti, kung ang input signal mao ang high, ang output signal mao ang low para sa simple inverter circuit. Apan kung ang input signal adunay spikes (noise), ang output signal mag-react change sa spike. Kini wala nato gihatagan. Karon, gigamit ang CMOS Schmitt trigger.

Waveform sa Simple Signal Inverter Circuit

Sa unang waveform, ang input signal walay noise. Busa, ang output mao ang perfect. Apan sa ikaduhang figure, ang input signal adunay kaayo noise. Ang output usab mag-react sa noise. Aron iwasan kini, gigamit ang CMOS Schmitt trigger.

Ang sumusunod nga circuit diagram nagpakita sa construction sa CMOS Schmitt trigger. Ang CMOS Schmitt Trigger adunay 6 transistors kasagaran PMOS ug NMOS transistors.

Unsaon ta mogamit, unsa ang PMOS ug NMOS transistor? Ang symbol sa PMOS ug NMOS transistors makita sa sumusunod nga figure.

Ang NMOS transistor conducts kung ang VG mas dako kay sa VS o VD. Ug ang PMOS transistor conducts kung ang VG mas gamay kay sa VS o VD. Sa CMOS Schmitt trigger, usa ka PMOS ug usa ka NMOS transistors adunay gi-add sa simple inverter circuit.

Sa unang kaso, ang input voltage mahusay. Sa kondisyon ini, ang PN transistor aktibo ug ang NN transistor wala aktibo. Ug ito magbuhat og ruta hangtod sa ground para sa node-A. Kini mao ang output sa CMOS Schmitt trigger zero.

Sa ikaduhang kaso, ang input voltage mahusay. Sa kondisyon ini, ang NN transistor aktibo ug ang PN transistor wala aktibo. Ito magbuhat og ruta hangtod sa voltage VDD (High) para sa node-B. Kini mao ang output sa CMOS Schmitt trigger high.

Ang mga aplikasyon sa Schmitt trigger mao ang sumala.

Ang Schmitt trigger gamiton aron ipuli ang sine wave ug triangular wave ngadto sa square waves.
Ang pinaka importante nga paggamit sa Schmitt triggers mao ang pagtangtang sa noise sa digital circuit.
Gamiton usab kini isip function generator.
Gamiton usab kini aron implementar ang oscillator.
Ang Schmitt triggers kasama ang RC circuit gamiton isip switch debouncing.

Source: Electrical4u.

Statement: Respetar ang orihinal, maayo nga mga artikulo ang katungod sa pagbagi, kon adunay infringement palihog kontak para sa pag-delete.

Maghatag og tip ug pagsalig sa author

Mga Paksa:

Teoría sa Circuit

Trigger ni Schmitt

Mahitungod sa mga eksperto

Electrical4u

China

Larangan nga Eskperto

Basic Electrical

Artikulo nga Profesyonale

607