ஸ்மிட் டிரிக்கர்: அது என்ன மற்றும் அது எப்படி வேலை செய்கிறது?

புலம்: அடிப்படை விளக்கல்

China

சமிட் டிரிக்கர் என்றால் என்ன?

ஒரு சமிட் டிரிக்கர் என்பது ஒரு தீர்வாக்கி செயற்பாட்டு அம்பைக்கு நேர்க்கோட்டு உள்ளே நேர்க்கோட்டு பின்வரும் தீர்வாக்கியின் அல்லது வேறுபாட்டு விரிவாக்கியின் மூலம் அமைக்கப்பட்ட ஒரு தீர்வாக்கி சுற்று. சமிட் டிரிக்கர் இரண்டு வேறுபாட்டு தரவு நிலைகளை பயன்படுத்துகிறது, இது உள்ளீட்டு சிக்கலில் உள்ள ஒலிகளை தவிர்க்கும். இந்த இரு தரவு நிலைகளின் செயல்பாடு ஹிஸ்டரிசிஸ் என அழைக்கப்படுகிறது.

சமிட் டிரிக்கர் 1934 ஆம் ஆண்டு அமெரிக்க அறிஞர் ஒட்டோ எச். சமிட் உருவாக்கியது.

வழக்கமான தீர்வாக்கி ஒரு தரவு சிக்கலை மட்டுமே கொண்டிருக்கும். இது தரவு சிக்கலை உள்ளீட்டு சிக்கலுடன் ஒப்பிடுகிறது. ஆனால், உள்ளீட்டு சிக்கலில் ஒலிகள் இருந்தால், இது வெளியீட்டு சிக்கலை பாதிக்கலாம். a schmitt trigger.png

மேலே உள்ள படத்தில், A மற்றும் B இடங்களில் உள்ள ஒலிகளின் காரணமாக, உள்ளீட்டு சிக்கல் (V1) பிரதிபலிக்கும் சிக்கல் (V2) அதிகமாக உள்ளது. இந்த காலத்தில், V1 என்பது V2 ஐ விட குறைவாக உள்ளது மற்றும் வெளியீடு குறைவாக உள்ளது.

எனவே, தீர்வாக்கியின் வெளியீடு உள்ளீட்டு சிக்கலில் உள்ள ஒலிகளால் பாதிக்கப்படுகிறது. மற்றும் தீர்வாக்கி ஒலிகளிலிருந்து பாதுகாப்பு இல்லை.

"டிரிக்கர்" என்ற சொல் "சமிட் டிரிக்கர்" என்ற பெயரில் இருந்து வருகிறது, இது வெளியீடு உள்ளீடு போதிலும் மாறுவதற்கு போதிய அளவு வேறுபடும்வரை தனது மதிப்பை வெறுக்கிறது.

சமிட் டிரிக்கர் எப்படி செயல்படுகிறது?

சமிட் டிரிக்கர் உள்ளீட்டு சிக்கல் ஒலிகளால் பாதிக்கப்பட்டிருந்தாலும் சரியான விளைவுகளை வழங்குகிறது. இது இரண்டு தரவு வோல்ட்டேஜ்களை பயன்படுத்துகிறது; ஒன்று மேல் தரவு வோல்ட்டேஜ் (VUT) மற்றும் மற்றொன்று கீழ் தரவு வோல்ட்டேஜ் (VLT).

சமிட் டிரிக்கரின் வெளியீடு VUT ஐ விட உள்ளீட்டு சிக்கல் வெடிக்கும்வரை குறைவாக வெளியிடப்படுகிறது. உள்ளீட்டு சிக்கல் இந்த எல்லையை (VUT) விட அதிகமாக இருந்தால், சமிட் டிரிக்கரின் வெளியீட்டு சிக்கல் VLT அளவுக்கு கீழ் உள்ளீட்டு சிக்கல் வரை உயர்ந்து வெளியிடப்படுகிறது.

சமிட் டிரிக்கரின் செயல்பாட்டை ஒரு எடுத்துக்காட்டுடன் புரிந்து கொள்வோம். இங்கே நாம் முதலில் உள்ளீடு சுழியம் என அனுமானிக்கிறோம்.

ஷ்மிட் டிரிக்கரை உபயோகித்து சாலியத்தின் பாதிப்பு

இங்கு, நாம் தொடக்க உள்ளீடு என்பது பூஜ்யம் என்று வைத்துக்கொண்டு மேலே காட்டிய படத்தில் உள்ளவாறு கட்டுக்கட்டி அதிகரித்து வரும் என எடுத்துக்கொள்கிறோம்.

ஷ்மிட் டிரிக்கரின் வெளியீடு A புள்ளியை விட கீழே தாங்கியது. A புள்ளியில், உள்ளீடு மேல் வரம்பு (VUT) க்கு மேலே வெடித்து ஒரு உயர் வெளியீட்டை உருவாக்குகிறது.

B புள்ளியை விட கீழே வெளியீடு உயர்ந்தது. B புள்ளியில், உள்ளீடு கீழ் வரம்பிற்கு கீழே வெடித்து வெளியீட்டை குறைவாக்குகிறது.

C புள்ளியில், உள்ளீடு மேல் வரம்பிற்கு மேலே வெடித்து வெளியீடு உயர்ந்தது.

இந்த நிலையில், உள்ளீடு சாலியது என்று காணலாம். ஆனால் சாலி வெளியீட்டில் தாங்கவில்லை.

ஷ்மிட் டிரிக்கர் வடிவமைப்பு

ஷ்மிட் டிரிக்கர் வடிவமைப்பு நேர்மறையான பின்துண்டிக்கையை உபயோகிக்கிறது. இதனால், இந்த வடிவமைப்பு மீள்திருத்து சம்பாதிப்பி வடிவமைப்பு என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. ஷ்மிட் டிரிக்கர் வடிவமைப்பை ஓப்-ஆம்ப் மற்றும் திரிஸிட்டர் உதவியுடன் வடிவமைக்க முடியும். இது பின்வருமாறு வகைப்படுத்தப்படுகிறது;

ஓப்-ஆம்ப் அடிப்படையிலான ஷ்மிட் டிரிக்கர்
திரிஸிட்டர் அடிப்படையிலான ஷ்மிட் டிரிக்கர்

ஓப்-ஆம்ப் அடிப்படையிலான ஷ்மிட் டிரிக்கர்

ஷ்மிட் டிரிக்கர் வடிவமைப்பை ஓப்-ஆம்ப் உதவியுடன் இரு வழிகளில் வடிவமைக்க முடியும். உள்ளீடு ஓப்-ஆம்பின் குறைவாக்கும் புள்ளியில் இணைக்கப்பட்டால், அது குறைவாக்கும் ஷ்மிட் டிரிக்கர் என்று அழைக்கப்படுகிறது. உள்ளீடு ஓப்-ஆம்பின் கூட்டு புள்ளியில் இணைக்கப்பட்டால், அது கூட்டு ஷ்மிட் டிரிக்கர் என்று அழைக்கப்படுகிறது.

குறைவாக்கும் ஷ்மிட் டிரிக்கர்

இந்த வகையான ஷ்மிட் டிரிக்கரில், உள்ளீடு ஒப்போசிட்ட முனையில் கொடுக்கப்படுகிறது. மற்றும் வெளியேற்றிலிருந்து உள்ளீடு வரை நேர்கோடு பின்னோக்கு வழங்கப்படுகிறது.

இப்போது, இந்த சுற்று எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதை அறிந்து கொள்வோம். A புள்ளியில், வோல்ட்டேஜ் V மற்றும் பயன்படுத்தப்பட்ட வோல்ட்டேஜ் (உள்ளீடு) Vin. Vin என்பது V ஐ விட அதிகமாக இருந்தால், சுற்றின் வெளியேற்று குறைவாக இருக்கும். Vin என்பது V ஐ விட குறைவாக இருந்தால், சுற்றின் வெளியேற்று உயர்வாக இருக்கும்.

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

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

இப்போது, V ன் சமன்பாட்டைக் கணக்கிடுங்கள்.

கிரிசோஃபின் காரணி விதியை (KCL) பயன்படுத்துதல்,

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

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

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

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

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

இப்போது, ச்மிட் டிரிக்கரின் வெளியீடு உயர் என்று கொள்வோம். இந்த நிலையில்,

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

எனவே, மேலே உள்ள சமன்பாட்டிலிருந்து

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

உள்ளீடு க型号无法生成答案，请稍后重试~

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

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

இப்போது, வெளியீடு உள்ளீடும் சிக்னல் V₂ ஐ விடக் குறைவாக இருக்கும் வரை உயர்ந்த அளவில் தங்கியிருக்கும். எனவே, V₂ கீழ் வரம்பு வோல்ட்டேஜ் (V_LT) என அழைக்கப்படுகிறது.

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

Non-Inverting Schmitt Trigger

Non-inverting Schmitt trigger-ல், உள்ளீடு சிக்னல் Op-Amp-ன் non-inverting terminal-ல் பயன்படுத்தப்படுகிறது. மற்றும் வெளியீட்டிலிருந்து உள்ளீடு வரை நேர்த்துறை பயன்படுத்தப்படுகிறது. Op-Amp-ன் inverting terminal கருவித்துறை terminal-க்கு இணைக்கப்பட்டுள்ளது. Non-inverting Schmitt trigger-ன் வடிவம் கீழே காட்டப்பட்டுள்ளது.

இந்த வடிவத்தில், Schmitt trigger-ன் வெளியீடு V வோல்ட்டேஜ் பூஜ்ஜியத்தை விட அதிகமாக இருக்கும்போது உயர்ந்த அளவில் இருக்கும். மற்றும் V வோல்ட்டேஜ் பூஜ்ஜியத்தை விட குறைவாக இருக்கும்போது வெளியீடு குறைந்த அளவில் இருக்கும்.

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

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

இப்போது, V வோல்ட்டின் சமன்பாட்டைக் கண்டறிவோம். அதற்காக, அந்த நோட்டில் KCL ஐ பயன்படுத்துவோம்.

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

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

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

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

இப்போது, ஒப்-ஆம்பின் வெளியீடு குறைந்ததாக எடுத்துக்கொள்வதாக வைத்துக்கொள்க. இதனால், ஷ்மிட் டிரிக்கரின் வெளியீட்டு வோல்ட்டேஜ் VL. மற்றும் வோல்ட்டேஜ் V என்பது V1.

இந்த நிலையில்,

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

மேலே உள்ள சமன்பாட்டிலிருந்து,

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

V₁ போசிட்டிவ் என்றால், வெளியீடு உயர்ந்ததாக இருக்கும். இந்த நிலையில்,

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

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

இந்த நிலை நிறைவு செய்யப்பட்டால், வெளியீடு உயர்ந்ததாக இருக்கும். எனவே, இந்த சமன்பாடு மேல் வரம்பு வோல்ட்டேஜ் (V_UT) அதிகாரத்தை வழங்குகிறது.

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

இப்போது, ஷ்மிட் டிரி஗்கரின் வெளியீடு உயர்ந்ததாக இருக்கும். மற்றும் V வோல்ட்டேஜ் V₂ என சமமாக இருக்கும்.

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

வோல்டேஜ் V இன் சமன்பாட்டிலிருந்து.

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

வோல்டேஜ் V2 என்பது பூஜ்யத்தைக் கீழ் வரும்போது ஸ்மிட் டிரிக்கரின் வெளியீடு குறைவாக மாறும். இந்த நிலையில்,

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

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

மேலே உள்ள சமன்பாடு கீழ் வரம்பு வோல்ட்டிஜ் (VLT) ன் மதிப்பை வழங்குகிறது.

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

திரிஸ்டர் அடிப்படையிலான ஷ்மிட் டிரிக்கர்

ஷ்மிட் டிரிக்கர் வடிவமைப்பை இரண்டு திரிஸ்டர்களின் உதவியால் வடிவமைக்கலாம். திரிஸ்டர் அடிப்படையிலான ஷ்மிட் டிரிக்கரின் வடிவமைப்பு கீழே உள்ள வடிவத்தில் தரப்பட்டுள்ளது.

Vin = உள்ளீடு வோல்ட்டிஜ்
Vref = பிரதி வோல்ட்டிஜ் = 5V

கொடுக்கப்பட்ட உள்ளீடு வோல்ட்டிஜ் Vin ஆரம்பத்தில் பூஜ்யமாக இருந்தால், இந்த உள்ளீடு வோல்ட்டிஜ் T1 திரிஸ்டரின் பேஸுக்கு கொடுக்கப்படுகிறது. இந்த நிலையில், T1 திரிஸ்டர் வெடிக்கும் பகுதியில் செயல்படுகிறது மற்றும் இது மின்கடத்தல் செயல் செய்யாமல் இருக்கிறது.

Va மற்றும் Vb என்பன நோட் வோல்ட்டிஜ். பிரதி வோல்ட்டிஜ் 5V ஆக கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. எனவே, வோல்ட்டிஜ் வகைப்பாடு விதியின் மூலம் Va மற்றும் Vb ன் மதிப்பைக் கணக்கிடலாம்.

வோல்டேஜ் Vb டிரான்சிஸ்டர் T2 அடிப்பகுதியிற்கு வழங்கப்படுகிறது. இதன் மதிப்பு 1.98V. எனவே, டிரான்சிஸ்டர் T2 பயணித்து வருகிறது. இதனால், ஷ்மிட் டிரிக்கரின் வெளியீடு குறைந்ததாக உள்ளது. ஒரு எமிட்டரில் வோல்டேஜ் வீழ்ச்சி 0.7V. எனவே, டிரான்சிஸ்டரின் அடிப்பகுதியில் வோல்டேஜ் 1.28V.

டிரான்சிஸ்டர் T2 இன் எமிட்டர் டிரான்சிஸ்டர் T1 இன் எமிட்டருடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. எனவே, இரு டிரான்சிஸ்டர்களும் 1.28V அளவில் செயல்படுகின்றன.

இதன் பொருள், டிரான்சிஸ்டர் T1 1.28V ஐ விட 0.7V அதிகமாக அல்லது 1.98V (1.28V + 0.7V) அதிகமாக உள்ள உள்ளீடு வோல்டேஜ் இருக்கும்போது செயல்படும்.

இப்போது, நாம் 1.98V ஐ விட அதிகமான உள்ளீடு வோல்டேஜை அதிகரிக்கிறோம், டிரான்சிஸ்டர் T1 செயல்படத் தொடங்கும். இதனால், டிரான்சிஸ்டர் T2 அடிப்பகுதியில் வோல்டேஜ் வீழ்ச்சி ஏற்படும் மற்றும் டிரான்சிஸ்டர் T2 அணைக்கப்படும். இதனால், ஷ்மிட் டிரிக்கரின் வெளியீடு அதிகமாக உள்ளது.

உள்ளீடு வோல்டேஜ் குறைந்து வருகிறது. டிரான்சிஸ்டர் T1 1.98V ஐ விட 0.7V குறைவாக உள்ள உள்ளீடு வோல்டேஜ் 1.28V இருக்கும்போது அணைக்கப்படும். இந்த நிலையில், டிரான்சிஸ்டர் T2 பிரதிபலிப்பு வோல்டேஜிலிருந்து போதுமான வோல்டேஜைப் பெறும், மற்றும் இது செயல்படும். இதனால், ஷ்மிட் டிரிக்கரின் வெளியீடு குறைந்ததாக உள்ளது.

எனவே, இந்த நிலையில், நம்மிடம் 1.28V என்ற கீழ் வரம்பு மற்றும் 1.98V என்ற மேல் வரம்பு இருக்கின்றன.

ஷ்மிட் டிரிக்கர் ஆசிலேட்டர்

ஷ்மிட் டிரிக்கரை ஒரு ஆசிலேட்டர் என உபயோகிக்கலாம். இதற்கு ஒரு RC தொகுப்பு செயல்பாட்டு போட்டியை இணைக்க வேண்டும். ஷ்மிட் டிரிக்கர் ஆசிலேட்டரின் சுற்றுப்பாங்கு படம் கீழே காட்டப்பட்டுள்ளது.

நடத்தின் வெளியீடு ஒரு தொடர்ச்சியான சதுர அலைவு ஆகும். அலைவின் அதிர்வெண் R, C மற்றும் சுமிட் டிரிக்கரின் ஏற்பு புள்ளியின் மதிப்பின் மீது அமைந்துள்ளது.

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

இங்கு k என்பது ஒரு மாறிலி மற்றும் அதன் மதிப்பு 0.2 மற்றும் 1 இடையே அமைந்துள்ளது.

CMOS Schmitt Trigger

ஒரு எளிய சிக்னல் இன்றிப்பாட்டின் வெளியீடு உள்ளீடு சிக்னலின் எதிர்த்த சிக்னலாக இருக்கும். உதாரணத்திற்கு, உள்ளீடு சிக்னல் உயரியதாக இருந்தால், வெளியீடு சிக்னல் ஒரு எளிய இன்றிப்பாட்டிற்கு கீழ்த்தனமாக இருக்கும். ஆனால், உள்ளீடு சிக்னலில் தோல்விகள் (நாஸ்) இருந்தால், வெளியீடு சிக்னல் தோல்விகளில் மாற்றம் ஏற்படும். இது நம்முடன் விரும்பப்படாதது. இதனால், CMOS சுமிட் டிரிக்கர் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

முதல் அலைவில், உள்ளீடு சிக்னலில் எந்த நாஸ் இல்லை. எனவே, வெளியீடு மிகவும் நல்லதாக இருக்கும். ஆனால், இரண்டாவது படத்தில், உள்ளீடு சிக்னலில் சில நாஸ் உள்ளது. வெளியீடு இந்த நாஸிற்கு மாற்றம் ஏற்படுகிறது. இந்த நிலையை தவிர்க்க, CMOS சுமிட் டிரிக்கர் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

கீழே உள்ள சுற்று வரைபடம் CMOS சுமிட் டிரிக்கரின் கட்டமைப்பை காட்டுகிறது. CMOS சுமிட் டிரிக்கர் 6 டிரான்சிஸ்டர்களை உள்ளடக்கியதாகும், இது PMOS மற்றும் NMOS டிரான்சிஸ்டர்களை உள்ளடக்கியது.

முதலில், PMOS மற்றும் NMOS டிரான்சிஸ்டர்கள் என்றால் என்ன என்பதை அறிய வேண்டும். PMOS மற்றும் NMOS டிரான்சிஸ்டர்களின் சின்னங்கள் கீழே உள்ள படத்தில் உள்ளது.

NMOS டிரான்சிஸ்டர், VG ஆனது VS அல்லது VD ஐ விட அதிகமாக இருந்தால் செயல்படுகிறது. PMOS டிரான்சிஸ்டர், VG ஆனது VS அல்லது VD ஐ விட குறைவாக இருந்தால் செயல்படுகிறது. CMOS சுமிட் டிரிக்கரில், ஒரு PMOS மற்றும் ஒரு NMOS டிரான்சிஸ்டர்கள் ஒரு எளிய இன்றிப்பாட்டிற்கு சேர்க்கப்படுகிறது.

முதல் வழக்கில், உள்ளீட்டு வோల்டேஜ் அதிகமானது. இந்த நிலையில், PN டிரான்சிஸ்டர் ON ஆகவும் NN டிரான்சிஸ்டர் OFF ஆகவும் இருக்கும். இது A-நோட்டுக்கு குறைந்த போது ஒரு வழியை உருவாக்கும். எனவே, CMOS Schmitt trigger-ன் வெளியீடு சுழி ஆக இருக்கும்.

இரண்டாம் வழக்கில், உள்ளீட்டு வோல்டேஜ் அதிகமானது. இந்த நிலையில், NN டிரான்சிஸ்டர் ON ஆகவும் PN டிரான்சிஸ்டர் OFF ஆகவும் இருக்கும். இது B-நோட்டுக்கு VDD (அதிகமான) வோல்டேஜுக்கு ஒரு வழியை உருவாக்கும். எனவே, CMOS Schmitt trigger-ன் வெளியீடு அதிகமாக இருக்கும்.

Schmitt Trigger Applications

Schmitt trigger-ன் பயன்பாடுகள் கீழே தரப்பட்டுள்ளன.

Schmitt trigger சைன் வேவு மற்றும் முக்கோண வேவை சதுர வேவாக மாற்ற பயன்படுகிறது.
Schmitt triggers-ன் மிக முக்கியமான பயன்பாடு டிஜிடல் செயல்கூறில் ஒலி நீக்குதல் ஆகும்.
இது ஒரு செயல்பாடு உருவாக்கத்திலும் பயன்படுகிறது.
இது ஒரு ஒலிப்பெருக்கி செயல்பாட்டிலும் பயன்படுகிறது.
Schmitt triggers-னுடன் RC circuit switch debouncing-க்கு பயன்படுகிறது.

Source: Electrical4u.

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

ஒரு கொடை அளித்து ஆசிரியரை ஊக்குவி!

வருகைகள்:

மாற்றுத்தொடர்புக் கோட்பாடு

ஸ்மித் டிரிக்கர்

நிபுணர்கள் பற்றி

Electrical4u

China