Kichwa kikuu: Ni nini na Jinsi ya Kufanya Kazi?

Champu: Maelezo ya Kifupi kuhusu Umeme

China

Ni nini Schmitt Trigger?

Schmitt Trigger ni mfumo wa kulingana ambao una hysteresis uliofanyika kwa kutumia mawasiliano chanya kwenye input ya si kubaliwa kwa comparator au amplifier tofauti. Schmitt Trigger hutumia viwango vya kuingiza mbili vya thamani za kilovolts tofauti ili kukata mafuta katika ishara inayowingizwa. Tendo la viwango vya kuingiza viwango vya thamani mbili linalojulikana kama hysteresis.

Schmitt Trigger ilianzishwa na mwanasayansi wa Marekani Otto H Schmitt mwaka 1934.

Comparator asili anaweza kutumia ishara moja ya thamani. Na anaweza kulingana na ishara inayowingizwa. Lakini, ikiwa ishara inayowingizwa ina mafuta, inaweza kutathiri ishara inayotokana. a schmitt trigger.png

Katika picha hii, kwa sababu ya mafuta maeneo A na B, ishara inayowingizwa (V1) huipanda kiwango cha ishara ya kilingana (V2). Waki wote, V1 ni chache kuliko V2 na uhamiaji unapaa chini.

Hivyo, uhamiaji wa comparator unatathiriwa na mafuta katika ishara inayowingizwa. Na comparator haipatie usalama kutoka kwa mafuta.

Neno "trigger" katika jina "Schmitt Trigger" linatoka kwa sababu ya kuwa uhamiaji unahifadhi thamani yake hadi ishara inayowingizwa ikabadilike kwa wingi ili "trigger" utaratibu wa mabadiliko.

Jinsi Schmitt Trigger Inafanya Kazi

Schmitt trigger anatoa matokeo sahihi hata ikiwa ishara inayowingizwa ina mafuta. Hutumia viwango vya kilovolts mbili; moja ni viwango vya juu (VUT) na pili ni viwango vya chini (VLT).

Uhamiaji wa Schmitt trigger unaruka chini hadi ishara inayowingizwa ipite VUT. Mara tu ishara inayowingizwa ipite kiwango hiki VUT, uhamiaji wa Schmitt trigger unaruka juu hadi ishara inayowingizwa ipite chini ya kiwango cha VLT.

Tufafanuliwe kazi ya Schmitt trigger kwa mfano. Hapa tunachukua kuwa ishara inayowingizwa ya awali ni sifuri.

Mfano wa athari ya kelele kwa kutumia Schmitt Trigger

Hapa, tumekubali kuwa ishara ya kuingiza yameanza na sifuri na inazidi kuhesabika kama inavyoonyeshwa katika mchoro huu.

Ishara ya kutoa ya Schmitt trigger inambakia chini hadi poin A. Poin A, ishara ya kuingiza hupeleka juu zaidi ya kiwango cha juu (VUT) na huchukua ishara ya kutoa juu.

Ishara ya kutoa inambakia juu hadi poin B. Poin B, ishara ya kuingiza hupeleka chini zaidi ya kiwango cha chini. Na hii hichukua ishara ya kutoa chini.

Na tena, poin C, wakati ishara ya kuingiza hupeleka juu zaidi ya kiwango cha juu, ishara ya kutoa ni juu.

Katika hali hii, tunaweza kuona kuwa ishara ya kuingiza imejaa kelele. Lakini kelele haiathiri ishara ya kutoa.

Ukuta wa Schmitt Trigger

Ukuta wa Schmitt trigger unatumia feedback chanya. Kwa hiyo, ukuta huu unatafsiriwa pia kama ukuta wa comparator wa upimaji. Ukuta wa Schmitt Trigger unaweza kutengenezwa kwa msaada wa Op-Amp na Transistor. Na anawekwa kama;

Schmitt trigger based on Op-amp
Schmitt trigger based on Transistor

Schmitt Trigger based on Op-Amp

Ukuta wa Schmitt trigger unaweza kutengenezwa kutumia Op-Amp kwa njia mbili. Ikiwa ishara ya kuingiza imeunganishwa kwenye point ya inverting ya Op-Amp, unatafsiriwa kama Inverting Schmitt Trigger. Na ikiwa ishara ya kuingiza imeunganishwa kwenye point ya non-inverting ya Op-Amp, unatafsiriwa kama Non-inverting Schmitt Trigger.

Inverting Schmitt Trigger

Katika aina hii ya Schmitt trigger, chanzo kinachopewa kwenye kitu inayokataa op-amp. Na feedback chanya kutoka kwenye matokeo hadi kwenye chanzo.

Sasa, tuendelee kuelewa jinsi mkakati huu unafanya kazi. Kwenye nukta A, umbo ni V na umbo uliochaguliwa (umbo wa chanzo) ni Vin.Ikiwa umbo uliochaguliwa Vin ni zaidi ya V, matokeo ya mkakati utakuwa chini. Na ikiwa umbo uliochaguliwa Vin ni chache kuliko V, matokeo ya mkakati utakuwa juu.

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

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

Sasa, hesabu tafsiri ya V.

Kutumia Sheria ya Kirchhoff ya Umeme (KCL),

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

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

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

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

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

Sasa, tuje tukubali kuwa tofauti ya Schmitt trigger ni juu. Katika hali hii,

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

Basi, kutoka kwa usawa ulio juu;

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

Wakati ishara ya pembejeo ni kubwa kuliko V1, toleo la Schmitt trigger litakuwa duni. Kwa hivyo, V1 ni voltage ya kikomo cha juu (VUT).

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

Toleo litachukua kiwango cha chini mpaka ishara ya pembejeo iwe chini ya V. wakati toleo la Schmitt trigger liko chini, katika hali hii,

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

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

Sasa hivi, matokeo yanayotoka yanaendelea kuwa juu hadi ishara inayotokana ni chini ya V2. Kwa hiyo, V2 inatafsiriwa kama umbo wa chini la voliji (VLT)).

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

Kinyuka cha Schmitt Chachezi

Katika kinyuka cha Schmitt chachezi, ishara inayotokana inategemea katika kituo chenye usimamizi wa Op-Amp. Na matokeo ya kinyuka yakitumika kutokana na matokeo hadi ishara. Kituo kilichosalia kwenye Op-Amp kinachukuliwa kwenye kituo cha ardhi. Ramani ya mkataba wa kinyuka cha Schmitt chachezi ni kama ilivyoelezwa chini.

Katika mkataba huu, matokeo ya kinyuka cha Schmitt itakuwa juu wakati voliji V ni zaidi ya sifuri. Na matokeo itakuwa chini wakati voliji V ni chini ya sifuri.

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

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

Sasa, tufanikiwa kujua mwendo wa umeme V. Kwa hayo, tutatumia KCL kwenye node hiyo.

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

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

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

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

Sasa, tuke maelezo kuwa tofauti ya Op-Amp ni chini. Kwa hivyo, umbo wa mwisho wa Schmitt trigger ni VL. Na umbo V unategemea na V1.

Katika hali hii,

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

Kutokana na equation iliyopo awali,

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

Wakati unaweza V1 kukubwa kuliko sifuri, tofauti itakuwa juu. Katika hali hii,

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

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

Wakati sharti hii imekubalika, tofauti itakuwa juu. kwa hivyo, maelezo haya yanatoa thamani ya voltage ya juu (VUT).

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

Sasa tuhame kabisa kuwa output ya Schmitt trigger ni juu. Na unaweza V ni sawa na V2.

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

Kutoka kwa mwisho wa mlinganyo wa umeme V.

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

Matokeo ya Schmitt trigger itakuwa chini wakati umeme V2 ni chini ya sifuri. Katika hali hii,

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

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

Maelezo yu hii unatoa thamani ya mwisho wa umeme (VLT).

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

Transistor based Schmitt Trigger

Mkondo wa Schmitt trigger unaweza kutengenezwa kwa kutumia transistor mbili. Ramani ya mkondo wa Schmitt trigger unaotumia transistor inapatikana chini.

Vin = umeme wa kuingiza
Vref = Umeme wa kiwango = 5V

Tuweke kwamba, mwanzoni, umeme wa kuingiza Vin ni sifuri. Umeme wa kuingiza unapewa kwenye msingi wa transistor T1. Kwa hivyo, katika hali hii, transistor T1 anafanya kazi katika eneo la cut-off na hakuna mawasiliano.

Va na Vb ni umeme wa node. Umeme wa kiwango unapatikana 5V. Kwa hivyo, tunaweza kupata thamani ya Va na Vb kwa kutumia sheria ya voltage divider.

Voltage Vb inapatikana kwenye base ya transistor T2. Na ni 1.98V. Kwa hiyo, transistor T2 inafanya uwezo wa kuwaka. Na kwa sababu hii, pato la Schmitt trigger ni duni. Uanguaji katika emitter ni takriban 0.7V. Kwa hiyo, voltage ya base ya transistor ni 1.28V.

Emitter ya transistor T2 imeunganishwa na emitter ya transistor T1. Kwa hiyo, transistors zote mbili zinatumia ngazi sawa ya 1.28V.

Inamaanisha kwamba transistor T1 itawaka wakati voltage ya pembejeo ni 0.7V juu ya 1.28V au zaidi ya 1.98V (1.28V + 0.7V).

Sasa, tunavyozidisha voltage ya pembejeo zaidi ya 1.98V, transistor T1 itaanza kuwaka. Hii husababisha uanguaji wa voltage wa base wa transistor T2 na itazima transistor T2. Na kwa sababu hii, pato la Schmitt trigger linakuwa la juu.

Voltage ya pembejeo inapoanza kupungua. Transistor T1 itazimika wakati voltage ya pembejeo ni 0.7V chini ya 1.98V na ni 1.28V. Katika hali hii, transistor T2 inapokea voltage sahihi kutoka kwa voltage ya kurejelea, na itawashia. Hii inafanya pato la Schmitt trigger liwe duni.

Kwa hiyo, katika hali hii, tuna threshold mbili, chini ya 1.28V na ya juu ya 1.98V.

Schmitt Trigger Oscillator

Schmitt Trigger inaweza kutumika kama oscil l ator kwa kuunganisha sirkiti moja ya RC iliyowekwa pamoja. Mchoro wa sirkuiti wa Schmitt trigger oscillator unavyoonekana kwenye takwimu iliyopita.

Matokeo ya mzunguko ni mwendo wa mraba wenye kufika kwa muda. Na ukubwa wa mwendo huo unategemea thamani ya R, C, na namba ya tofauti ya Schmitt Trigger.

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

Hapa k ni sababu yenye kudumu na inawakia kati ya 0.2 hadi 1.

CMOS Schmitt Trigger

Mzunguko wa kuhamisha ishara rahisi unatoa ishara ya matokeo inayopungua kutoka kwa ishara ya mchapisho. Kwa mfano, ikiwa ishara ya mchapisho ina upungufu, ishara ya matokeo itakuwa ina upimaji kwa mzunguko wa kuhamisha ishara rahisi. Lakini ikiwa ishara ya mchapisho ina matumizi (kiza), ishara ya matokeo itajibu kwa kiza. Hii siyo tungetaka. Kwa hiyo, CMOS Schmitt trigger inatumika.

Mwendo wa Mzunguko wa Kuhamisha Ishara Rahisi

Katika mwendo wa kwanza, ishara ya mchapisho haijapewa kiza. Kwa hiyo, matokeo ni sahihi. Lakini katika picha ya pili, ishara ya mchapisho imepewa kiza. Matokeo pia yana jibu kwa kiza. Ili kupunguza hali hii, CMOS Schmitt trigger inatumika.

Mchoro wa chini unavyoonyesha ujenzi wa CMOS Schmitt trigger. CMOS Schmitt Trigger una transistors sita ikizingatia PMOS na NMOS transistors.

Kwanza, tunahitaji kujua, nini ni PMOS na NMOS transistor? Alama za PMOS na NMOS transistors zipo katika mchoro wa chini.

NMOS transistor hutengeneza wakati VG ni zaidi ya VS au VD. Na PMOS transistor hutengeneza wakati VG ni chini ya VS au VD. Katika CMOS Schmitt trigger, PMOS moja na NMOS moja transistors zinazongwa kwenye mzunguko wa kuhamisha ishara rahisi.

Katika kesi ya kwanza, umbo la ingiza ni juu. Katika hali hii, transistori ya PN ni ON na transistori ya NN ni OFF. Na hii hutengeneza njia ya nyuma kwa node-A. Kwa hivyo, matumizi ya CMOS Schmitt trigger itakuwa sifuri.

Katika kesi ya pili, umbo la ingiza ni juu. Katika hali hii, transistori ya NN ni ON na transistori ya PN ni OFF. Itaunda njia ya umbo VDD (Juu) kwa node-B. Kwa hivyo, matumizi ya CMOS Schmitt trigger itakuwa juu.

Mtumiaji wa Schmitt Trigger

Mtatizo ya Schmitt trigger ni kama ifuatavyo.

Schmitt trigger inatumika kutransformisha mzunguko wa sine na triangular kuwa wavu.
Matumizi muhimu zaidi za Schmitt triggers ni kutoa kelele katika mzunguko wa namba.
Inatumika pia kama generator wa funguo.
Inatumika kutatua oscillator.
Schmitt triggers na mzunguko wa RC inatumika kama switch debouncing.

Chanzo: Electrical4u.

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

Tambua na hamisha mshairi!

Mada:

Ufundi la Mzunguko

Kitufe cha Schmitt

Kuhusu wataalamu

Electrical4u

China