Schmitt Trigger: यो के हो र कसरी काम गर्छ?

फील्ड: मूलभूत विद्युत

China

श्मिट ट्रिगर क्या है?

एक श्मिट ट्रिगर एक तुलनात्मक परिपथ होता है जिसमें धारणीयता लागू की जाती है, जिसे एक तुलनाकार या अंतर संवर्धक के नॉन-इनवर्टिंग इनपुट पर सकारात्मक प्रतिक्रिया द्वारा लागू किया जाता है। श्मिट ट्रिगर दो विभिन्न थ्रेशहोल्ड संवर्धक का उपयोग करता है। श्मिट ट्रिगर दो विभिन्न थ्रेशहोल्ड वोल्टेज स्तर का उपयोग करके इनपुट सिग्नल में शोर को रोकता है। इस दोहरे थ्रेशहोल्ड की क्रिया को धारणीयता के रूप में जाना जाता है।

श्मिट ट्रिगर 1934 में अमेरिकी वैज्ञानिक ओटो एच श्मिट द्वारा आविष्कृत किया गया था।

सामान्य तुलनाकार में केवल एक थ्रेशहोल्ड सिग्नल होता है। और यह थ्रेशहोल्ड सिग्नल को इनपुट सिग्नल के साथ तुलना करता है। लेकिन, यदि इनपुट सिग्नल में शोर हो, तो यह आउटपुट सिग्नल पर प्रभाव डाल सकता है। a schmitt trigger.png

ऊपर दिए गए चित्र में, A और B स्थानों पर शोर के कारण, इनपुट सिग्नल (V1) रेफरेंस सिग्नल (V2) के स्तर को पार करता है। इस अवधि के दौरान, V1, V2 से कम होता है और आउटपुट कम होता है।

इसलिए, तुलनाकार का आउटपुट इनपुट सिग्नल में शोर के कारण प्रभावित होता है। और तुलनाकार शोर से सुरक्षित नहीं होता है।

"श्मिट ट्रिगर" नाम में "ट्रिगर" शब्द का उपयोग इसलिए किया गया है क्योंकि आउटपुट तब तक अपना मान बनाए रखता है जब तक इनपुट परिवर्तन इतना पर्याप्त नहीं होता कि एक परिवर्तन "ट्रिगर" कर दे।

श्मिट ट्रिगर कैसे काम करता है?

श्मिट ट्रिगर इनपुट सिग्नल शोरीला होने पर भी सही परिणाम देता है। यह दो थ्रेशहोल्ड वोल्टेज का उपयोग करता है; एक ऊपरी थ्रेशहोल्ड वोल्टेज (VUT) और दूसरा निम्न थ्रेशहोल्ड वोल्टेज (VLT)।

श्मिट ट्रिगर का आउटपुट तब तक कम रहता है जब तक इनपुट सिग्नल VUT को पार नहीं करता। जब इनपुट सिग्नल इस सीमा VUT को पार करता है, तो श्मिट ट्रिगर का आउटपुट सिग्नल तब तक उच्च रहता है जब तक इनपुट सिग्नल VLT के स्तर से नीचे नहीं आता।

श्मिट ट्रिगर के काम को एक उदाहरण से समझते हैं। यहाँ हम मानते हैं कि प्रारंभिक इनपुट शून्य है।

शमिट ट्रिगरको साथ शोर का प्रभाव

यहाँ, हामीले अगाडि इनपुट सिग्नल शून्य हुनुभएको भन्दा धेरै बढेको छ र यसको लागि उपर्योक्त चित्रमा देखाएको छ।

शमिट ट्रिगरको आउटपुट सिग्नल बिन्दु A सम्म निम्न रहन्छ। बिन्दु A मा, इनपुट सिग्नल ऊपरी थ्रेसहोल्ड (VUT) लाई पार गर्छ र यसले उच्च आउटपुट सिग्नल बनाउँछ।

आउटपुट सिग्नल बिन्दु B सम्म उच्च रहन्छ। बिन्दु B मा, इनपुट सिग्नल निम्न थ्रेसहोल्ड लाई पार गर्छ। र यसले आउटपुट सिग्नल निम्न बनाउँछ।

फेरि, बिन्दु C मा, जब इनपुट सिग्नल ऊपरी थ्रेसहोल्ड लाई पार गर्छ, आउटपुट उच्च हुन्छ।

यस परिस्थितिमा, हामी देख्न सक्छौं कि इनपुट सिग्नल शोरिलो छ। तर शोर आउटपुट सिग्नलमा प्रभाव नहुन्छ।

शमिट ट्रिगर सर्किट

शमिट ट्रिगर सर्किट प्रतिक्रियात्मक प्रतिक्रिया प्रयोग गर्छ। त्यसैले, यो सर्किटलाई पुनर्जन्म तुलना सर्किट पनि भनिन्छ। शमिट ट्रिगर सर्किट ऑप-एम्प र ट्रान्जिस्टरको सहायताले डिजाइन गरिन सकिन्छ। र यसलाई यसरी वर्गीकरण गरिन्छ;

ऑप-एम्प आधारित शमिट ट्रिगर
ट्रान्जिस्टर आधारित शमिट ट्रिगर

ऑप-एम्प आधारित शमिट ट्रिगर

शमिट ट्रिगर सर्किटलाई ऑप-एम्पको सहायताले दुई तरिकाले डिजाइन गर्न सकिन्छ। यदि इनपुट सिग्नल ऑप-एम्पको विपरीत बिन्दुमा जोडिएको छ, यसलाई विपरीत शमिट ट्रिगर भनिन्छ। र यदि इनपुट सिग्नल ऑप-एम्पको अविपरीत बिन्दुमा जोडिएको छ, यसलाई अविपरीत शमिट ट्रिगर भनिन्छ।

विपरीत शमिट ट्रिगर

यस प्रकारको श्मिट ट्रिगरमा, इनपुट ऑप-एम्पको उल्टो टर्मिनलमा दिइन्छ। र आउटपुटबाट इनपुटमा सकारात्मक प्रतिक्रिया।

अब, यो सर्किट कसरी काम गर्छ भन्ने बारेमा जानौं। बिन्दु A मा, वोल्टेज V छ र लागू वोल्टेज (इनपुट वोल्टेज) Vin हो। यदि लागू वोल्टेज Vin, V भन्दा ठूलो हुन्छ भने, सर्किटको आउटपुट निम्न हुनेछ। र यदि लागू वोल्टेज Vin, V भन्दा छोटो हुन्छ भने, सर्किटको आउटपुट उच्च हुनेछ।

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

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

अब, V को समीकरण गणना गर्नुहोस्।

लागू गर्ने किर्चहोफ्स करेन्ट ला र किर्चहोफ्स वोल्टेज ला (KCL),

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

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

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

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

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

अब, चलिए यह मान लें कि स्कमिट ट्रिगरको उत्पादन उच्च हुन्छ। यस परिस्थितिमा,

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

त्यसैले, उपर्युक्त समीकरणबाट;

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

जब इनपुट सिग्नल V1 भन्दा बढी हुन्छ, श्मिट ट्रिगरको आउटपुट कम बन्छ। त्यसैले, V1 एक ऊपरी थ्रेसहोल्ड वोल्टेज (VUT) हुन्छ।

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

जब समय इनपुट सिग्नल V भन्दा कम हुन्छ, त्यस परिस्थितिमा श्मिट ट्रिगरको आउटपुट कम रहनेछ।

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

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

अब, आउटपुट तब सकारात्मक रहेको छ जबसम्म इनपुट सिग्नल V₂ भन्दा कम छ। त्यसैले, V₂ लागि निम्न सीमा वोल्टेज (V_LT) भनिन्छ।

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

नॉन-इनवर्टिङ श्मिट ट्रिगर

नॉन-इनवर्टिङ श्मिट ट्रिगरमा, इनपुट सिग्नल ओप-एम्पको नॉन-इनवर्टिङ टर्मिनलमा लगाइन्छ। र आउटपुट बाट इनपुटमा सकारात्मक पीडबैक लगाइन्छ। ओप-एम्पको इनवर्टिङ टर्मिनल ग्राउंड टर्मिनलसँग जोडिएको छ। नॉन-इनवर्टिङ श्मिट ट्रिगरको सर्किट चित्र तल दिएको छ।

यस सर्किटमा, जब वोल्टेज V शून्यभन्दा ठूलो हुन्छ तब श्मिट ट्रिगरको आउटपुट सकारात्मक हुन्छ। र जब वोल्टेज V शून्यभन्दा छोटो हुन्छ तब आउटपुट नकारात्मक हुन्छ।

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

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

अब, वोल्टेज V का समीकरण पाउन चलौं। यसको लागि, हामी त्यही नोडमा KCL लागू गर्छौं।

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

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

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

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

अब, धारणा गर्नुहोस् कि ऑप-एम्पको उत्पादन निम्न हुन्छ। त्यसैले, स्क्मिट ट्रिगरको विद्युत वोल्टेज VL हुन्छ। र वोल्टेज V, V1 सँग बराबर हुन्छ।

यस परिस्थितिमा,

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

उपर्युक्त समीकरणबाट,

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

जब वोल्टेज V1 शून्य से बड़ा होता है, तो आउटपुट उच्च होगा। इस स्थिति में,

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

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

जब उपरोक्त स्थिति संतुष्ट होती है, तो आउटपुट उच्च होगा। इसलिए, यह समीकरण ऊपरी थ्रेसहोल्ड वोल्टेज (VUT) का मान देता है।

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

अब मान लीजिए कि श्मिट ट्रिगर का आउटपुट उच्च है। और वोल्टेज V, V2 के बराबर है।

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

वोल्टेज V की समीकरण से।

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

जब वोल्टेज V2 शून्य से कम होता है, तो Schmitt trigger का आउटपुट कम हो जाएगा। इस स्थिति में,

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

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

उपरोक्त समीकरणले निम्न सीमा वोल्टेज (VLT) को मान दिँदछ।

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

ट्रान्झिस्टर आधारित श्मिट ट्रिगर

श्मिट ट्रिगर सर्किटलाई दुई ट्रान्झिस्टरको मद्दत लिए डिजाइन गर्न सकिन्छ। ट्रान्झिस्टर आधारित श्मिट ट्रिगरको सर्किट चित्र तल दिएको सर्किटमा दिइएको छ।

Vin = इनपुट वोल्टेज
Vref = रेफरेन्स वोल्टेज = 5V

चलो धेरै अनुमान गरौं, शुरुआतमा, इनपुट वोल्टेज Vin शून्य हुन्छ। इनपुट वोल्टेजलाई ट्रान्झिस्टर T1को बेसमा दिइन्छ। यसै प्रकार, यस परिस्थितिमा, ट्रान्झिस्टर T1 कट-ऑफ क्षेत्रमा संचालन गर्छ र यो निर्वाही रहेको छैन।

Va र Vb नोड वोल्टेज हुन्। रेफरेन्स वोल्टेजलाई 5V दिइएको छ। त्यसैले, हामी Va र Vb को मान वोल्टेज डिवाइडर नियम द्वारा गणना गर्न सक्छौं।

वोल्टेज Vb ट्रान्झिस्टर T2 को बेसमा दिइन्छ। र यसको मान १.९८V हुन्छ। त्यसैले, ट्रान्झिस्टर T2 चालु हुन्छ। र यसको कारण, श्मिट ट्रिगरको आउटपुट निम्न हुन्छ। एमिटरमा वोल्टेज गिरफत्ता ०.७V हुन्छ। त्यसैले, ट्रान्झिस्टरको बेसमा वोल्टेज १.२८V हुन्छ।

ट्रान्झिस्टर T2 को एमिटर ट्रान्झिस्टर T1 को एमिटरसँग जोडिएको छ। त्यसैले, दुई ट्रान्झिस्टरहरू १.२८V मा समान स्तरमा काम गर्छन्।

यो अर्थ छ कि ट्रान्झिस्टर T1 यदि इनपुट वोल्टेज १.२८V भन्दा ०.७V बढी वा १.९८V (१.२८V + ०.७V) भन्दा बढी भएको छ भने काम गर्नेछ।

अब, हामी इनपुट वोल्टेजलाई १.९८V भन्दा बढी बढाउँछौं, र ट्रान्झिस्टर T1 चालु हुन्छ। यसले ट्रान्झिस्टर T2 को बेसमा वोल्टेज गिरफत्ता ल्याउँछ र यसले ट्रान्झिस्टर T2 को कट गर्छ। र यसको कारण, श्मिट ट्रिगरको आउटपुट उच्च हुन्छ।

इनपुट वोल्टेज घट्ने सुरु गर्छ। ट्रान्झिस्टर T1 यदि इनपुट वोल्टेज १.९८V भन्दा ०.७V कम वा १.२८V भएको छ भने कट गर्छ। यस परिस्थितिमा, ट्रान्झिस्टर T2 रेफरन्स वोल्टेजबाट पर्याप्त वोल्टेज प्राप्त गर्छ र यो चालु हुन्छ। यसले श्मिट ट्रिगरको आउटपुट निम्न बनाउँछ।

त्यसैले, यस परिस्थितिमा, हामीसँग दुई थ्रेषहुन्छन्, एक निम्न थ्रेष १.२८V र एक उच्च थ्रेष १.९८V।

श्मिट ट्रिगर ऑसिलेटर

श्मिट ट्रिगरलाई एक ऑसिलेटर रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ एकल RC इन्टिग्रेटेड सर्किटलाई जोड्दा। श्मिट ट्रिगर ऑसिलेटरको सर्किट चित्र तल दिएको छ।

सर्किटको आउटपुट एक निरन्तर वर्गाकार लहर हुन्छ। र लहरको आवृत्ति R, C, र Schmitt Triggerको थ्रेसहोल्ड बिन्दुको मानदण्डमा निर्भर छ।

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

यहाँ k एक स्थिर राशि हो र यसको मान ०.२ देखि १ को बीच पर्छ।

CMOS Schmitt Trigger

साधारण सिग्नल इन्वर्टर सर्किटले इनपुट सिग्नलबाट विपरीत आउटपुट सिग्नल दिन्छ। उदाहरणका लागि, यदि इनपुट सिग्नल उच्च छ भने, साधारण इन्वर्टर सर्किटको आउटपुट सिग्नल निम्न हुन्छ। तर यदि इनपुट सिग्नलमा चीर (नाइज) छ भने, आउटपुट सिग्नल चीरमा प्रतिक्रिया दिनेछ। यो जुन अहिले चाहिँदैन। यसकारणले, CMOS Schmitt trigger प्रयोग गरिन्छ।

पहिलो लहरमा, इनपुट सिग्नलमा कुनै नाइज छैन। त्यसैले, आउटपुट पूर्ण हुन्छ। तर दोस्रो चित्रमा, इनपुट सिग्नलमा केही नाइज छ। आउटपुट यस नाइजमा प्रतिक्रिया दिन्छ। यो स्थिति टाल्नका लागि, CMOS Schmitt trigger प्रयोग गरिन्छ।

निम्न सर्किट चित्रले CMOS Schmitt triggerको निर्माण देखाउँछ। CMOS Schmitt Trigger छह ट्रान्झिस्टर समावेश गर्दछ, जसमा PMOS र NMOS ट्रान्झिस्टर रहन्छ।

पहिले, हामीले PMOS र NMOS ट्रान्झिस्टर के हुन्छ भन्नुपर्छ। PMOS र NMOS ट्रान्झिस्टरको प्रतीक निम्न चित्रमा दिएको छ।

NMOS ट्रान्झिस्टर VG ले VS वा VD भन्दा ठूलो हुने भित्र चालु हुन्छ। र PMOS ट्रान्झिस्टर VG ले VS वा VD भन्दा सानो हुने भित्र चालु हुन्छ। CMOS Schmitt triggerमा, एक PMOS र एक NMOS ट्रान्झिस्टर साधारण इन्वर्टर सर्किटमा थपिएको छ।

पहिलो मामलामा, इनपुट वोल्टेज उच्च हुन्छ। यस परिस्थितिमा, PN ट्रान्झिस्टर चालू रहन्छ र NN ट्रान्झिस्टर बन्द रहन्छ। र यसले ग्राउंडको लागि नोड-एको को रास्ता बनाउँछ। अतः, CMOS Schmitt triggerको आउटपुट शून्य हुनेछ।

दोस्रो मामलामा, इनपुट वोल्टेज उच्च हुन्छ। यस परिस्थितिमा, NN ट्रान्झिस्टर चालू रहन्छ र PN ट्रान्झिस्टर बन्द रहन्छ। यसले नोड-बीको लागि वोल्टेज VDD (उच्च) को रास्ता बनाउँछ। अतः, CMOS Schmitt triggerको आउटपुट उच्च हुनेछ।

Schmitt Trigger का अनुप्रयोग

Schmitt triggerका अनुप्रयोग निम्न छन्।

Schmitt trigger साइन वेव र ट्रायंगुलर वेवलाई स्क्वायर वेवमा रूपान्तरण गर्न उपयोग गरिन्छ।
Schmitt triggerको सबैभन्दा महत्वपूर्ण उपयोग डिजिटल सर्किटमा शोर निकाल्न हो।
यसलाई फंक्शन जनरेटरको रूपमा पनि उपयोग गरिन्छ।
यसलाई ऑसिलेटर लागि प्रयोग गरिन्छ।
Schmitt triggers र RC circuit लाई स्विच डिबाउन्सिङमा प्रयोग गरिन्छ।

स्रोत: Electrical4u.

थप: मूल रूपमा सम्मान गर्नुहोस्, राम्रो लेखहरू शेयर गर्ने लायक छन्, यदि उल्लंघन छ भने डिलिट गर्नको लागि सम्पर्क गर्नुहोस्।

लेखकलाई टिप दिनुहोस् र प्रोत्साहन दिनुहोस्

विषयहरू:

सर्किट सिद्धान्त

Schmitt ट्रिगर

विशेषज्ञहरूको बारेमा

Electrical4u

China