Trigger Schmitt: Quid est et Quomodo Operatur

Campus: Electrica Elementaria

China

Quid est Schmitt Trigger?

Schmitt Trigger est circuit comparationis cum hysteresi implementatus per applicationem feedback positivi ad input noninversum comparationis vel differentialis amplificatoris. Schmitt Trigger utitur duobus diversis liminis tensionis input ad vitandam nivellam in signali input. Actio ex hoc limine duali cognoscitur ut hysteresis.

Schmitt Trigger inventus est ab scientia americana Otto H Schmitt anno 1934.

Comparator normalis continet unum tantum signum liminis. Et comparat signum liminis cum signo input. Sed, si signum input habet nivellam, potest afficere signum output. a schmitt trigger.png

In figura supra, propter nivellam in locis A et B, signum input (V1) transgreditur nivellam signi reference (V2). Durante hoc tempus, V1 est minus quam V2 et output est parvum.

Itaque, output comparationis afficitur a nivella in signali input. Et comparator non protegitur a nivella.

“Trigger” in nomine “Schmitt Trigger” venit ex facto quod output retinet suum valorem donec input variat satis ad “triggering” mutationem.

Quomodo operatur Schmitt Trigger?

Schmitt trigger dat resultata propria etiam si signum input est nivellatum. Utitur duobus liminis tensionis; unus est limen tensionis superius (VUT) et secundus est limen tensionis inferius (VLT).

Output Schmitt trigger manet parvus donec signum input transgredit VUT. Cum signum input transgredit hanc limitem VUT, output signalis Schmitt trigger manet magnus donec signum input est sub nivello VLT.

Intelligamus operationem Schmitt trigger exemplo. Hic assumimus quod input initiale est zero.

Effectus sonorus cum Schmitt Trigger

Hic, praesumimus initiale signum input esse nullum et gradatim crescere ut in figura supra ostensum est.

Signum output Schmitt trigger manet parvum usque ad punctum A. In puncto A, signum input transilit supra limen superius (VUT) et efficit signum output altum.

Signum output manet altum usque ad punctum B. In puncto B, signum input transilit sub limen inferius. Et hoc facit signum output parvum.

Et iterum, in puncto C, quando signum input transilit supra limen superius, output est altum.

In hac conditione, videmus quod signum input est sonorus. Sed sonus non afficit signum output.

Circuitus Schmitt Trigger

Circuitus Schmitt trigger utitur feedback positivo. Propterea, hic circuitus etiam cognoscitur ut circuitus comparationis regenerativus. Circuitus Schmitt Trigger potest designari cum auxilio Operational Amplifier et Transistor. Et classificatur ut;

Circuitus Schmitt trigger basatus in Operational Amplifier
Circuitus Schmitt trigger basatus in Transistor

Circuitus Schmitt Trigger basatus in Operational Amplifier

Circuitus Schmitt trigger potest designari utendo Operational Amplifier duobus modis. Si signum input connectitur ad punctum inversum Operational Amplifier, cognoscitur ut Inversus Schmitt Trigger. Et si signum input connectitur ad punctum non-inversum Operational Amplifier, cognoscitur ut Non-Inversus Schmitt Trigger.

Inversus Schmitt Trigger

In hac specie circuiti Schmitt, input datur ad terminum inverterendi operantis amplificatoris. Et feedback positivus a output ad input.

Nunc, intellegamus quomodo hic circuitus operatur. In puncto A, tensio est V et tensio applicata (tensio input) est Vin. Si tensio applicata Vin maior est quam V, output circuitus erit parvus. Et si tensio applicata Vin minor est quam V, output circuitus erit magnus.

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

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

Nunc, calcula aequationem V.

Applicando Legem Kirchhoff de currentibus (KCL),

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

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

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

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

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

Nunc, praesumamus ut exitus Schmitt trigger sit altus. In hac conditione

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

Itaque, ex aequatione suprascripta;

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

Cum signum input maius sit quam V1, exitus Schmitt trigger erit parvus. Itaque, V1 est tensio liminis superior (VUT).

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

Exitus manebit parvus donec signum input minus sit quam V. cum exitus Schmitt trigger parvus sit, in hac conditione,

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

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

Nunc, exitus manet altus donec signum input minor sit quam V2. Itaque, V2 cognoscitur ut tensio liminis inferior (VLT).

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

Trigger Schmitt non-inversus

In trigger Schmitt non-inverso, signum input applicatur ad terminum non-inversum amplificatoris operantis. Et feedback positivum applicatur ab exitu ad input. Terminum inversum amplificatoris operantis connectitur ad terminum terrae. Diagramma circuitus trigger Schmitt non-inversi est sicut figura subter demonstrata.

In hoc circuitu, exitus trigger Schmitt erit altus quando tensio V maior sit quam zero. Et exitus erit bassus quando tensio V minor sit quam zero.

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

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

Nunc, inveniamus aequationem tensionis V. Pro eo, applicemus KCL ad nodum illum.

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

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

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

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

Nunc, ponamus ut exitus Op-Amp sit parvus. Ergo, tensio exitus Schmitt trigger est VL. Et tensio V aequa est V1.

In hac conditione,

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

Ex praecedenti aequatione,

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

Cum voltage V1 maior sit quam zero, exitus erit altus. In hac conditione,

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

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

Cum haec conditio impleatur, exitus erit altus. itaque, haec aequatio dat valorem superioris liminis voltage (VUT).

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

Nunc assumamus exitum Schmitt trigger altum esse. Et voltage V aequari V2.

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

Ex aequatione voltus V.

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

Exit Schmitt trigger erit infima quando voltus V2 minor est quam nihil. In hac conditione,

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

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

Supra positae aequationis valor est inferioris liminis voltage (VLT).

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

Transistor based Schmitt Trigger

Circuitus Schmitt trigger potest construi duobus transistoribus. Diagramma circuiti Schmitt trigger basati in transistore datur in subiecto circuitu.

Vin = input voltage
Vref = Reference voltage = 5V

Ponamus initio tensionem input Vin esse nullam. Tensio input datur ad basin transistore T1. In hac conditione, transistor T1 operatur in regione cut-off et non conducit.

Va et Vb sunt nodorum tensiones. Tensio reference datur 5V. Itaque, possumus calculare valorem Va et Vb per regulam divisoriae tensionis.

Voltage Vb datur ad basin transistōris T2. Et est 1.98V. Itaque, transistōr T2 conductit. Et propter hoc, exitus Schmitt trigger est lēvis. Cădus in emittente est circa 0.7V. Ita, voltage basalis transistōris est 1.28V.

Emittens transistōris T2 coniungitur cum emittente transistōris T1. Ergo, uterque transistōr operatur ad eundem nivellum 1.28V.

Id significat quod transistōr T1 operābitur quando voltage input est 0.7V super 1.28V vel plus quam 1.98V (1.28V + 0.7V).

Nunc, augeamus voltage input plus quam 1.98V, et transistōr T1 cœpit conductere. Hoc causat cădum voltage basalis transistōris T2 et id abscidet transistōrem T2. Et propter hoc, exitus Schmitt trigger est altus.

Voltage input cœpit diminuere. Transistōr T1 abscidetur quando voltage input est 0.7V minus quam 1.98V et id est 1.28V. In hac conditione, transistōr T2 accipit sufficiens voltage ab voltage reference, et id commūnet. Hoc facit exitum Schmitt trigger lēvem.

Itaque, in hac conditione, habemus duos limina, limen inferius ad 1.28V et limen superius ad 1.98V.

Schmitt Trigger Oscillator

Schmitt Trigger potest uti ut oscill ator per coniunctionem unius circuiti RC integrati. Diagramma circuiti Schmitt trigger oscillator est ut monstratum in figura infra.

Exitus circuitus est unda quadrata continua. Et frequentia formae undae pendet a valore R, C, et puncto liminis Schmitt Trigger.

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

Ubi k est constans et variat inter 0.2 et 1.

CMOS Schmitt Trigger

Circuitus inverter simpliciter dat signum exitus oppositum ab signo ingredi. Exempli gratia, si signum ingredi est altum, signum exitus est bassum pro circuitu inverter simpliciter. Sed si signum ingredi habet pinnas (rumor), signum exitus reagiet mutationem in pinnam. Quod non volumus. Propterea, CMOS Schmitt trigger utitur.

Forma undae circuitus inverter simpliciter

In prima forma undae, signum ingredi nullum habet rumorem. Itaque, exitus perfectus est. Sed in secunda figura, signum ingredi aliquem habet rumorem. Exitus quoque reagiet ad hunc rumorem. Ut hoc vitetur, CMOS Schmitt trigger utitur.

Diagramma circuitus infra monstrat constructionem CMOS Schmitt trigger. CMOS Schmitt Trigger constat ex 6 transistoribus, includens PMOS et NMOS transistores.

Primum, oportet nos scire, quid sit PMOS et NMOS transistores? Symbola PMOS et NMOS transistores sunt in figura infra.

Transistor NMOS conducit quando VG maior est quam VS vel VD. Et transistor PMOS conducit quando VG minor est quam VS vel VD. In CMOS Schmitt trigger, unus PMOS et unus NMOS transistores adduntur in circuitu inverter simpliciter.

In primo casu, tensio input est alta. In hac conditione, transitor PN est ON et transitor NN est OFF. Et creavit viam ad terram pro nodo A. Proinde, output CMOS Schmitt trigger erit zero.

In secundo casu, tensio input est alta. In hac conditione, transitor NN est ON et transitor PN est OFF. Creabit viam ad tensionem VDD (alta) pro nodo B. Proinde, output CMOS Schmitt trigger erit altus.

Applicationes Schmitt Trigger

Applicationes Schmitt trigger sunt ut sequitur.

Schmitt trigger utilisatur ad sine wave et triangular wave in quadrata waves transformare.
Usus maximus Schmitt triggers est ad removendum strepitum in circuito digitali.
Utetur etiam ut generator functionis.
Utilizatur ad implementandum oscillatorem.
Schmitt triggers cum RC circuit utuntur ut switch debouncing.

Fons: Electrical4u.

Declaratio: Respecta originalis, bonae scripturae valent ad comunicandum, si infringitur contactus ad deletionem.

Donum da et auctorem hortare

Thematibus:

Theoria Circuitus

Trigger Schmitt

De expertis

Electrical4u

China

Area Expertiae

Basic Electrical

Articulus professionalis

607