შმიტის გარჩევა: რა არის და როგორ ფუნქციონებს

ველი: ბაზიური ელექტროტექნიკა

China

რა არის შმიტის განმეორება?

შმიტის განმეორება არის კომპარატორული ცქერვით ჰისტერეზის დაყენებით, რომელიც ხდება კომპარატორის ან დიფერენციალური ამპლიფიკატორის არაინვერტირებადი შეყვანის დადებითი უკუსურველის გამოყენებით. შმიტის განმეორება იყენებს ორ სხვადასხვა შეყვანის მრავალწრფივ რთულებას, რათა შეასრულოს შეყვანის სიგნალის ხმის არასასურველი შერეულება. ამ დუალური რთულების მოქმედება ცნობილია როგორც ჰისტერეზი.

შმიტის განმეორება შექმნა ამერიკელი მეცნიერი ოტო ჰ. შმიტი 1934 წელს.

ჩვეულებრივი კომპარატორი შეიცავს მხოლოდ ერთ რთულებას. და ის შედარებს რთულების სიგნალს შეყვანის სიგნალთან. თუმცა, თუ შეყვანის სიგნალს ხმი აქვს, ეს შეიძლება გავლენას ახდის გამოსვლის სიგნალზე. a schmitt trigger.png

ზემოთ მოცემულ ფიგურაში, ადგილები A და B-ზე ხმის გამო, შეყვანის სიგნალი (V1) გადაკვეთს რეფერენციის სიგნალის (V2) დონეს. ამ პერიოდში V1 ნაკლებია V2-ზე და გამოსვლა დაბალია.

ამიტომ, კომპარატორის გამოსვლა ხმის შედეგად შეყვანის სიგნალზე გავლენას ახდის. და კომპარატორი ხმისგან დაცული არ არის.

"განმეორება" სახელი "შმიტის განმეორება" აღწერს იმ ფაქტს, რომ გამოსვლა თავის მნიშვნელობას დაიკავებს მანამდე, სანამ შეყვანა საკმარისად არ შეიცვალება და არ განახორციელებს ცვლილებას.

როგორ მუშაობს შმიტის განმეორება?

შმიტის განმეორება სწორი შედეგების მიღებას უზრუნველყოფს, თუმცა შეყვანის სიგნალი ხმიანი იყოს. ის იყენებს ორ რთულებას; ერთი არის ზედა რთულება (VUT) და მეორე ქვედა რთულება (VLT).

შმიტის განმეორების გამოსვლა დაბალი რჩება მანამდე, სანამ შეყვანის სიგნალი არ გადაიკვეთს VUT-ს. როდესაც შეყვანის სიგნალი აღწევს ამ ზღვარს VUT-ს, შმიტის განმეორების გამოსვლა დარჩება მაღალი მანამდე, სანამ შეყვანის სიგნალი არ იქნება ქვედა რთულებაზე (VLT) დაბალი.

დავიწყოთ შმიტის განმეორების მუშაობის გაგება მაგალითით. აქ ჩვენ ვერთი შეყვანის დასაწყისი ნულია.

შუმტის განრთევის ხელოვნება ხმის ეფექტით

აქ ჩვენ ვართ დარწმუნებული, რომ საწყისი შეყვანის シグナルはゼロから始まり、上記の図のように徐々に増加すると仮定しています。申し訳ありませんが、指示された言語（格魯吉亞語）で翻譯を完成させるためには、全ての内容を正確に翻訳する必要があります。以下は、指定された内容の格魯吉亞語への翻譯です：

შუმტის განრთევის ხელოვნება ხმის ეფექტით

აქ ჩვენ ვართ დარწმუნებული, რომ საწყისი შეყვანის სიგნალი ნულია და მისი მნიშვნელობა პროგრესიულად ზრდას უწყობს, როგორც აღნიშნულია ზემოთ ნახსენები ფიგურაში.

შუმტის განრთევის გამოყოფილი სიგნალი დაბალი რჩება წერტილამდე A. წერტილში A შეყვანის სიგნალი აღემატება ზედა თreshold (VUT) დონეს და ამით მაღალი გამოყოფილი სიგნალი იქმნება.

გამოყოფილი სიგნალი მაღალი რჩება წერტილამდე B. წერტილში B შეყვანის სიგნალი აღემატება ქვედა თreshold-ს და ამით გამოყოფილი სიგნალი დაბალი ხდება.

კიდევ ერთხელ, წერტილში C, როდესაც შეყვანის სიგნალი აღემატება ზედა თreshold-ს, გამოყოფილი სიგნალი მაღალი ხდება.

ამ მდგომარეობაში ჩვენ ვხედავთ, რომ შეყვანის სიგნალი ხმის ეფექტით არის დაბრუნებული. მაგრამ ხმის ეფექტი გამოყოფილ სიგნალზე არ არის გავლენა.

შუმტის განრთევის სქემა

შუმტის განრთევის სქემა გამოიყენებს დადებით უკუ sprzężenie. ამიტომ, ეს სქემა ასევე ცნობილია როგორც რეგენერაციული კომპარატორის სქემა. შუმტის განრთევის სქემა შეიძლება შეიქმნას ოპერაციული მართვის მოდულის (Op-Amp) და ტრანზისტორის დახმარებით. და ის კლასიფიცირებულია როგორც:

ოპერაციული მართვის მოდულზე დაფუძნებული შუმტის განრთევა
ტრანზისტორზე დაფუძნებული შუმტის განრთევა

ოპერაციული მართვის მოდულზე დაფუძნებული შუმტის განრთევა

შუმტის განრთევის სქემა შეიძლება შეიქმნას ოპერაციული მართვის მოდულის (Op-Amp) დახმარებით ორი სხვადასხვა გზით. თუ შეყვანის სიგნალი შეერთებულია ოპერაციული მართვის მოდულის ინვერტირებულ წერტილზე, ეს ცნობილია როგორც ინვერტირებული შუმტის განრთევა. თუ შეყვანის სიგნალი შეერთებულია ოპერაციული მართვის მოდულის ნონ-ინვერტირებულ წერტილზე, ეს ცნობილია როგორც ნონ-ინვერტირებული შუმტის განრთევა.

ინვერტირებული შუმტის განრთევა

ამ ტიპის შმიტის განრთულებაში შეყვანა ხდება ოპ-ამპის ინვერსიულ ტერმინალზე. და დადებითი უკუკავშირი ხდება გამოყვანიდან შეყვანამდე.

ახლა გავიგოთ, როგორ მუშაობს ეს წრედი. წერტილზე A დროს, ძაბვა არის V და გამოყენებული ძაბვა (შეყვანის ძაბვა) არის Vin. თუ გამოყენებული ძაბვა Vin აღემატება V-ს, წრედის გამოყვანა იქნება დაბალი. და თუ გამოყენებული ძაბვა Vin ნაკლებია V-ზე, წრედის გამოყვანა იქნება მაღალი.

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

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

ახლა გამოვთვალოთ V-ს განტოლება.

გამოყენებით კირხჰოფის ტოკის კანონი (KCL),

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

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

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

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

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

ახლა დავუშვათ, რომ შმიტის გამრკბელის გამომავალი არის მაღალი. ამ პირობებში,

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

ასე რომ, ზემოთ მოყვანილი განტოლებიდან;

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

როცა შესატაცები სიგნალი აღემატება V1-ს, შმიტის გამრთვის გამოსახულება დაკარგებს დონეს. ამიტომ, V1 არის ზედა თარიღის ძაბვა (VUT).

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

გამოსახულება დარჩება დაბალი, სანამ შესატაცები სიგნალი არ იქნება ნაკლები V-ზე. როცა შმიტის გამრთვის გამოსახულება დაბალია, ამ პირობაში,

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

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

ახლა, გამოტაცება დარჩება სიმაღლეში იმას დან, რაც შეყვანის სიგნალი ნაკლებია V2-ზე. ამიტომ, V2 არის ქვედა თარიღის წინაპარი დარჩენილი (VLT).

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

არაშებრუნებული შმიტის გამომწვევი

არაშებრუნებულ შმიტის გამომწვევში შეყვანის სიგნალი გადაეცემა ოპ-ამპის არაშებრუნებულ ტერმინალს. და დადებითი უკუსარგებლობა გადაეცემა გამოტაცებიდან შეყვანამდე. ოპ-ამპის შებრუნებული ტერმინალი არის დაკავშირებული დედამიწის ტერმინალთან. არაშებრუნებული შმიტის გამომწვევის სქემა არის ნაჩვენები ქვემოთ მოცემული ფიგურაში.

ამ სქემაში, შმიტის გამომწვევის გამოტაცება იქნება სიმაღლეში, როდესაც ძაბვა V აღემატება ნულს. და გამოტაცება იქნება დაბალი, როდესაც ძაბვა V ნაკლებია ნულზე.

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

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

ახლა ვიპოვოთ დამოკიდებულება შემდეგი ტენსიის შესახებ V. ამისთვის ჩვენ გამოვიყენებთ KCL ამ კვანძზე.

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

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

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

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

ახლა დავუშვათ, რომ ოპ-ამპის გამოყოფილი დაბალია. ამიტომ, შმიტის განმარტების გამოყოფილი ძაბვა არის VL. და ძაბვა V ტოლია V1.

ამ პირობებში,

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

ზემოთ მოცემული განტოლებიდან,

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

როდესაც ვოლტის ძალა V1 აღემატება ნულს, გამოყენებული იქნება მაღალი დონე. ამ პირობაში,

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

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

როდესაც ზემოთ მოცემული პირობა ხდება სრულდებული, გამოყენებული იქნება მაღალი დონე. ამიტომ, ეს განტოლება აძლევს ზედიზედ ტreshold ვოლტის ძალის (VUT) მნიშვნელობას.

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

ახლა დავუშვათ, რომ შმიტის გამორჩევის გამოყენებული დონე არის მაღალი. და ვოლტის ძალა V ტოლია V2.

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

შედეგის გამოთვლა დარტყმის ძაბვის განტოლებიდან V.

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

შედარტყმის გამომუშავების შედეგი დადებით ხდება, როცა ძაბვა V2 ნულზე ნაკლებია. ამ პირობაში,

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

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

ზემოთ მოცემული განტოლება ქვედა რკინის ძაბვის (VLT) მნიშვნელობას აძლევს.

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

トランジスタベースのシュミットトリガ

შუმიტის ტრიგერის წრედი ორი ტრანზისტორის დახმარებით შეიძლება დიზაინირება. ტრანზისტორზე დაფუძნებული შუმიტის ტრიგერის სქემა შემდეგ წრედში მოცემულია.

Vin = შესაყვანი ძაბვა
Vref = რეფერენციის ძაბვა = 5V

დავუშვათ, რომ დაწყების დროს შესაყვანი ძაბვა Vin ნულია. შესაყვანი ძაბვა ტრანზისტორის T1 ბაზას ჩაუსვამენ. ამ პირობაში ტრანზისტორი T1 მუშაობს დაჭრის რეჟიმში და არ არის დატოვებული მიმართული.

Va და Vb არის კვანძური ძაბვები. რეფერენციის ძაბვა 5V-ია. ასე რომ, შეგვიძლია ვთვალოთ Va და Vb ძაბვები ძაბვის დივიზორის წესით.

ვოლტაჟი Vb მიეცემა トランジスタ T2-ს ბაზას. და ის 1.98V-ია. ამიტომ, トランジスタ T2 შეუძლია პროვადირება. და ამით, შმიტის გამომწვევის გამოყოფა დაბალია. ემიტორის წახვრენა არის დაახლოებით 0.7V. ამიტომ, トランジスタს ბაზის ვოლტაჟი არის 1.28V.

トランジスタ T2-ის ემიტორი დაკავშირებულია トランジスタ T1-ის ემიტორთან. ამიტომ, ორივე トランジスタ იმუშავებს ერთი დონის 1.28V-ზე.

ეს ნიშნავს, რომ トランジスタ T1 იმუშავებს, როდესაც შესაყვანი ვოლტაჟი არის 0.7V მეტი 1.28V-ზე ან მეტი 1.98V-ზე (1.28V + 0.7V).

ახლა, ჩვენ ზრდით შესაყვანი ვოლტაჟი მეტი 1.98V-ზე და トランジスタ T1 დაიწყებს პროვადირებას. ეს იწვევს トランジスタ T2-ის ბაზის ვოლტაჟის დაცემას და ეს გამორთვას トランジスタ T2. და ამით, შმიტის გამომწვევის გამოყოფა მაღალია.

შესაყვანი ვოლტაჟი იწყებს დაცემას. トランジスタ T1 გამორთვას იქნება, როდესაც შესაყვანი ვოლტაჟი იქნება 0.7V ნაკლები 1.98V-ზე და ის 1.28V-ია. ამ პირობაში, トランジスタ T2 მიიღებს საკმარის ვოლტაჟს რეფერენციის ვოლტაჟიდან და ის ჩაირთება. ეს ხდის შმიტის გამომწვევის გამოყოფას დაბალს.

ამიტომ, ამ პირობაში, ჩვენ გვაქვს ორი თRESHOLDი, დაბალი თRESHOLDი 1.28V-ზე და მაღალი თRESHOLDი 1.98V-ზე.

შმიტის გამომწვევის გენერატორი

შმიტის გამომწვევი შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც გენერატორი, რაც ხდება ერთი RC ინტეგრირებული სქემის დაკავშირებით. შმიტის გამომწვევის გენერატორის სქემა ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში.

სქემის გამოყვანა წარმოადგენს უწყვეტ კვადრატულ ტალღას. ტალღის სიხშირე დამოკიდებულია R, C და შმიტის ტრიგერის თreshold წერტილზე.

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

სადაც k არის მუდმივა და ის მოთავსებულია 0.2 და 1 შორის.

CMOS შმიტის ტრიგერი

მარტივი სიგნალის ინვერტორის სქემა იძლევა შემომავალ სიგნალს პირიქით გამოყვანას. მაგალითად, თუ შემომავალი სიგნალია მაღალი, გამოყვანა იქნება დაბალი მარტივი ინვერტორის შემთხვევაში. თუმცა, თუ შემომავალი სიგნალში არის შურდული (ხარისხი), გამოყვანა შეიცვალება შურდულზე. ეს არ გვჭირდება. ამიტომ გამოიყენება CMOS შმიტის ტრიგერი.

მარტივი სიგნალის ინვერტორის სქემის ტალღის ფორმა

პირველ ტალღაში შემომავალ სიგნალში არ არის ხარისხი. ასე რომ, გამოყვანა იდეალურია. მაგრამ მეორე ფიგურაში შემომავალ სიგნალში არის ხარისხი. გამოყვანაც რეაგირებს ამ ხარისხზე. ამ პირობის არ მოხდენისთვის გამოიყენება CMOS შმიტის ტრიგერი.

ქვემოთ მოყვანილი სქემა აჩვენებს CMOS შმიტის ტრიგერის ქსელს. CMOS შმიტის ტრიგერი შედგება 6 ტრანზისტორისგან, რომლებიც შეიცავს PMOS და NMOS ტრანზისტორებს.

პირველ რიგში უნდა გავიგოთ, რა არის PMOS და NMOS ტრანზისტორი? PMOS და NMOS ტრანზისტორების სიმბოლოები არის ქვემოთ მოყვანილ ფიგურაში.

NMOS ტრანზისტორი დაუშვებს ელექტრონებს, როცა VG აღემატება VS ან VD-ს. ხოლო PMOS ტრანზისტორი დაუშვებს ელექტრონებს, როცა VG ნაკლებია VS ან VD-ზე. CMOS შმიტის ტრიგერში ერთი PMOS და ერთი NMOS ტრანზისტორი დაემატება მარტივ ინვერტორს.

პირველ შემთხვევაში შეყვანის ძაბვა არის მაღალი. ამ პირობებში, PN ტრანზისტორი ჩართულია და NN ტრანზისტორი გამორთულია. ეს ქმნის გზას დედამიწაზე კვანძ A-სთვის. ამიტომ, CMOS Schmitt გადართულის გამოსახულება იქნება ნული.

მეორე შემთხვევაში შეყვანის ძაბვა არის მაღალი. ამ პირობებში, NN ტრანზისტორი ჩართულია და PN ტრანზისტორი გამორთულია. ეს ქმნის გზას ძაბვა VDD (მაღალი) კვანძ B-სთვის. ამიტომ, CMOS Schmitt გადართულის გამოსახულება იქნება მაღალი.

Schmitt გადართულის გამოყენებები

Schmitt გადართულის გამოყენებები არიან შემდეგი.

Schmitt გადართული გამოიყენება სინუსოიდური და სამკუთხა ტალღების კვადრატულ ტალღებად გარდაქმნაში.
Schmitt გადართულის ყველაზე მნიშვნელოვანი გამოყენება არის ხმის აღმოფხვრა ციფრულ შეუღერებში.
ის გამოიყენება ფუნქციის გენერატორის როლში.
ის გამოიყენება ოსცილატორის რეალიზებისთვის.
Schmitt გადართული და RC სირბილი გამოიყენება კლავიშების დარტყმების გამოსაშლელად.

წყარო: Electrical4u.

დეკლარაცია: პირობით რესპექტი დასახელებული, კარგი სტატიები ღირს გაზიარების, თუ არსებულია დარღვევა დაუკავშირდით წაშლა.

მოგვაწოდეთ შემოწირულობა და განათავსეთ ავტორი!

თემები:

სირკუიტის თეორია

შმიტის გადართვა

ექსპერტების შესახებ

Electrical4u

China