Skemmtir Trigger: Hvað er það og hvernig virkar það?

Svæði: Grunnar af elektrú

China

Hvað er Schmitt Trigger?

Schmitt Trigger er samanburðarhraðflæði með hysteresi sem framkvæmt er með því að nota jákvæða endurknýtingu á inntaksstiku sem ekki er snúið. Schmitt Trigger notar tvo inntaksgildisgrunnar til að undan komast störf í inntaksflæðinu. Aðgerðin af þessu tvígildisgrunni er kölluð hysteresi.

Schmitt Trigger var uppfunnin af bandarískum vísindamanni Otto H Schmitt árið 1934.

Venjulegt samanburðarhraðflæði hefur aðeins eitt grunnflæði. Það sameina grunnflæðið við inntaksflæði. Ef inntaksflæðið hefur störf, getur það átt áhrif á úttakflæðið. a schmitt trigger.png

Í myndinni ofan fer inntaksflæðið (V1) yfir grunnflæðið (V2) vegna störfranna í stöðum A og B. Á þessum tíma er V1 lægra en V2 og úttakið er lágt.

Þannig er úttakið af samanburðarhraðflæðinu áhrif á störfin í inntaksflæðinu. Samanburðarhraðflæðið er ekki verndað við störfin.

Orðið „trigger“ í nafninu „Schmitt Trigger“ kemur frá því að úttakið haldi gildinu sínu þar til inntakið breytist nokkuð til að „triggera“ breytingu.

Hvernig virkar Schmitt Trigger?

Schmitt Trigger gefur rétt niðurstöður jafnvel þó inntaksflæðið sé störf. Hann notar tvo spennugrunnar, einn er efstu spennugrunnur (VUT) og annar neðstu spennugrunnur (VLT).

Úttakið af Schmitt Trigger heldur lágt þar til inntaksflæðið fer yfir VUT. Þegar inntaksflæðið fer yfir þetta mörk, heldur úttakið af Schmitt Trigger hátt þar til inntaksflæðið er lægra en VLT.

Látum okkur skilja hvernig Schmitt Trigger virkar með dæmi. Við gerum ráð fyrir að upphaflegu inntakið sé núll.

Hljóðbreyting með Schmitt Trigger

Hér hefur verið tekið fram að upphaflega inntakssignali er núll og stækkar hækkandi eins og sýnt er í myndinni að ofan.

Úttakssignali Schmitt triggersins er lágt til punkts A. Í punkti A fer inntakssignalinn yfir efstu þröskuldsvídd (VUT) og gerir hæða úttakssignali.

Úttakssignali er hæður til punkts B. Í punkti B fer inntakssignalinn undir neðstu þröskuld. Og þetta gerir úttakssignali lágt.

Og aftur, í punkti C, þegar inntakssignalinn fer yfir efstu þröskuld, er úttakið hæða.

Í þessu skilyrði má sjá að inntakssignali er hljóðbundið. En hljóðbundinu hefur engin áhrif á úttakssignalið.

Schmitt Trigger Circuit

Schmitt trigger kvika notar jákvæða endurvirkingu. Því kallast þessi kvika einnig endurnýjunar samanburðarkvika. Schmitt Trigger kvikuna má hönnuð með hjálp Op-Amp og Transistor. Og hún er flokkuð sem;

Op-amp based Schmitt trigger
Transistor based Schmitt trigger

Op-Amp based Schmitt Trigger

Schmitt trigger kvika má hönnuð með Op-Amp á tveimur vegum. Ef inntakssignali er tengdur við andhverfanlegt gildi Op-Amps, er hann kendur sem Inverting Schmitt Trigger. Og ef inntakssignali er tengdur við óandhverfanlegt gildi Op-Amps, er hann kendur sem Non-inverting Schmitt Trigger.

Inverting Schmitt Trigger

Í þessu gerð Schmitt trigger er inntaki gefið á andhverfanlega spilu fyrirmálastjórnunar. Og jákvæður endurbinding frá úttaki til inntaks.

Nú skulum við skilja hvernig þetta kringla virkar. Á punkti A er spenna V og slegin spenna (inntaksspenna) er Vin.Ef slegin spenna Vin er stærri en V, verður úttakið af kringlanum lágt. Og ef slegin spenna Vin er lægra en V, verður úttakið af kringlanum hátt.

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

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

Nú reiknum við jöfnuna fyrir V.

Með notkun Kirchhoff’s Current Law (KCL),

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

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

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

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

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

Nú skulum við fyrirvara að úttak Schmitt trigger er hátt. Í þessari stöðu,

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

Þar með út frá jöfnunni að ofan;

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

Þegar inntakssignalið er stærra en V1, verður úttakið af Schmitt triggerinu lágt. Þar með er V1 efri spännuskil (VUT).

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

Úttakið verður haldið lágt þar til inntakssignalið er minna en V. þegar úttakið af Schmitt triggerinu er lágt, í þessu skilyrði,

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

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

Nú er úttakshæðin há þar til inntakssignalið er lægra en V2. Þá er V2 kölluð neðri spännugildisthöfn (VLT).

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

Ekki-innvendingar Schmitt-hliðstefna

Í ekki-innvendingar Schmitt-hliðstefnu er inntakssignalið færð á ekki-innvendingartenginguna af Op-Amp. Þá er jákvæður endurklipping færð frá úttakinu til inntaksins. Innvendingartengingin af Op-Amp er tengd jarðtengingu. Skematík hversu ekki-innvendingar Schmitt-hliðstefna er sýnd á myndinni hér að neðan.

Í þessum skemavið, verður úttakið af Schmitt-hliðstefnunni hátt þegar spenna V er stærri en núll. Og úttakið verður lágt þegar spenna V er lægri en núll.

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

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

Nú skulum við finna jöfnuna fyrir spenna V. Fyrir það notum við KCL í þessu hnútpunkti.

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

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

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

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

Nú, gerum ráð fyrir að úttak Op-Amp sé lágt. Þá er spenna út af Schmitt trigger VL. Og spenna V er jöfn V1.

Í þessu skilyrði,

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

Úr ofangreindri jöfnu,

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

Þegar spenna V1 er stærri en núll, verður úttak hæða. Í þessu skilyrði,

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

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

Þegar upphafið skilyrði er uppfyllt, verður úttak hæða. Þess vegna gefur þessi jafna gildi yfirgrunnspennings (VUT).

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

Nú farum við út frá að úttakið af Schmitt trigger sé hæða. Og spenna V sé jöfn V2.

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

Út frá jöfnunni fyrir spenna V.

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

Úttak Schmitt-tákans verður lágt þegar spennan V2 er minni en núll. Í þessu skilyrði,

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

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

Fyrir ofan sýndar jafnan gildið á lágmarksspanningu (VLT).

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

Schmitt Trigger á bási af rafdrifastökkum

Schmitt trigger ferli má hönnuð með tveimur rafdrifastökum. Skema fyrir Schmitt trigger á bási af rafdrifastökkum er sýnt í skemunni hér að neðan.

Vin = inntaksspenna
Vref = viðmiðunarspenna = 5V

Gerum ráð fyrir að, í byrjun, sé inntaksspennan Vin núll. Inntaksspennan er gefin til stökkunar á T1. Því miður, í þessu skilyrði, fer T1 að vinna í skurðsvæðinu og er ekki leidd.

Va og Vb eru spennur á sniðpunktum. Viðmiðunarspennan er gefin 5V. Því getum við reiknað gildi Va og Vb eftir reglunni um spennudeilingu.

Spenna Vb er geymd á bási trannsístors T2. Það er 1,98V. Því miður, er trannsístorinn T2 að leita straums. Og vegna þess, er úttak Schmitt-flippingsins lágt. Fall á emitti er um 0,7V. Svo er spenna á bási trannsístorsins 1,28V.

Emittir trannsístors T2 er tengdur við emitt trannsístors T1. Þar af leiðandi eru báðir trannsístorarnir að vinna á sama stigi, 1,28V.

Það merkir að trannsístorinn T1 mun vinna þegar inntaksspennan er 0,7V yfir 1,28V eða meira en 1,98V (1,28V + 0,7V).

Nú, við hækka inntaksspennuna yfir 1,98V, og trannsístorinn T1 byrjar að leita straums. Þetta valdar falli á bási trannsístors T2 og hann mun slökkva trannsístorinn T2. Og vegna þess, er úttak Schmitt-flippingsins hátt.

Inntaksspennan byrjar að minnka. Trannsístorinn T1 mun slökkva þegar inntaksspennan er 0,7V lægra en 1,98V og er 1,28V. Í þessu skilyrði, fær trannsístorinn T2 nægjanlega spennu frá viðmiðunarspennu, og hann mun tækast. Þetta gerir úttak Schmitt-flippingsins lágt.

Þar af leiðandi höfum við tvær markmiðaspennur, lægri markmiðaspenna á 1,28V og hærri markmiðaspenna á 1,98V.

Schmitt-flipping ósjónarlykill

Schmitt-flippingin getur verið notuð sem ósjónarlykill með því að tengja einn RC samþætta. Skýringarmynd Schmitt-flipping ósjónarlykilsins er sýnd í myndinni hér fyrir neðan.

Úttak rafrásarins er óbundið ferningssvif. Frekari svifsins fer eftir gildum R, C og þröskunarpunkti Schmitt Trigger.

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

Þar sem k er fasti og hann liggur milli 0,2 og 1.

CMOS Schmitt Trigger

Einfaldar merkiómbætisrafrás gefur andstæða úttakssignum frá inntakssignum. Til dæmis, ef inntakssignið er hátt, er úttakssignið lágt fyrir einfalda merkiómbætisrafrás. En ef inntakssignið hefur spíkur (nýr), mun úttakssignið reyna að breytast á spík. Þetta er ekki það sem við viljum. Þess vegna er CMOS Schmitt trigger notað.

Í fyrri svifi hefur inntakssignið engan nýr. Þannig er úttakið fullkomið. En í öðru myndinni hefur inntakssignið nokkrar nýjar. Úttakið reynir einnig að svara við þessum nýrum. Til að forðast þessa skilyrði, er CMOS Schmitt trigger notað.

Næstu rafrásmyndin sýnir uppbyggingu CMOS Schmitt trigger. CMOS Schmitt Trigger samanstendur af 6 transistörum, með PMOS og NMOS transistörum.

Fyrst þarf að vita, hvað er PMOS og NMOS transistor? Táknið fyrir PMOS og NMOS transistör eru í næstu mynd.

NMOS transistor leyfir straum þegar VG er stærra en VS eða VD. OPMOS transistor leyfir straum þegar VG er minna en VS eða VD. Í CMOS Schmitt trigger er ein PMOS og ein NMOS transistor bætt við einfalda merkiómbætisrafrás.

Fyrsta tilfellið er þegar inntaksspenna er há. Í þessu skilyrði er PN tröppurinn á og NN tröppurinn af. Það myndar leið til jarðar fyrir hnútur A. Því verður úttakið CMOS Schmitt trigger núll.

Á annan veg, er inntaksspennan há. Í þessu skilyrði er NN tröppurinn á og PN tröppurinn af. Það myndar leið til spennunnar VDD (Há) fyrir hnútur B. Því verður úttakið CMOS Schmitt trigger hæð.

Schmitt Trigger Applications

Notkun Schmitt trigger er eins og eftirfarandi.

Schmitt trigger er notuð til að breyta sínusbogavegum og þríhyrningsvegum í ferningavega.
Mikilvægasta notkun Schmitt triggers er að fjarlægja stöku í rafrásar.
Það er einnig notað sem fallsgjafi.
Það er notað til að framkvæma svifari.
Schmitt triggers með RC rás er notað til að losna við lyklabólk.

Uppruni: Electrical4u.

Yfirlýsing: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.

Gefðu gjöf og hörðu upp höfundinn!

Efni:

Strömkvæði

Skemmtir Trigger

Um fagmenn

Electrical4u

China