Schmitt Trigger: یہ کیا ہے اور یہ کیسے کام کرتا ہے؟

فیلڈ: بنیادی برق

China

شمت ٹریگر کیا ہے؟

شمت ٹریگر ایک مقارنہ سرکٹ ہے جس میں ہسٹیریسس لگائی گئی ہوتی ہے، جس کو مقارنہ یا تفریقی مقوی کے غیر مقلوب مدخل پر مثبت فیڈ بیک دے کر حاصل کیا جاتا ہے۔ شمت ٹریگر دو مختلف آستانہ ولٹیج سطح استعمال کرتا ہے تاکہ مدخل سائنل میں شوری کو روکا جا سکے۔ یہ دو آستانہ کی کارروائی کو ہسٹیریسس کہا جاتا ہے۔

شمت ٹریگر کا ایجاد 1934 میں امریکی سائنسدان اوٹو ایچ شمت نے کیا تھا۔

معمولی مقارنہ صرف ایک آستانہ سائنل پر مشتمل ہوتا ہے۔ اور یہ آستانہ سائنل کو مدخل سائنل کے ساتھ مقارنة کرتا ہے۔ لیکن، اگر مدخل سائنل میں شوری ہو تو یہ مخرج سائنل کو متاثر کر سکتا ہے۔ a schmitt trigger.png

بالا دی گئی تصویر میں، A اور B مقامات پر شوری کی وجہ سے مدخل سائنل (V1) رiference سائنل (V2) کے سطح کو عبور کرتا ہے۔ اس دوران V1 کم ہوتا ہے V2 کے مقابلے میں اور مخرج کم ہوتا ہے۔

اس لیے، مقاینہ کا مخرج مدخل سائنل میں شوری کے ذریعے متاثر ہوتا ہے۔ اور مقارنہ شوری سے محفوظ نہیں ہوتا ہے۔

نام "شمت ٹریگر" میں "ٹریگر" کا معنی یہ ہے کہ مخرج اپنا قیمت تب تک برقرار رکھتا ہے جب تک کہ مدخل کافی حد تک تبدیل نہ ہو کہ "ٹریگر" کو تبدیل کرنے کے لیے۔

شمت ٹریگر کیسے کام کرتا ہے؟

شمت ٹریگر مدخل سائنل کے شوری والے ہونے کے باوجود درست نتائج دیتا ہے۔ یہ دو آستانہ ولٹیج استعمال کرتا ہے؛ ایک اوپری آستانہ ولٹیج (VUT) اور دوسرا نیچلا آستانہ ولٹیج (VLT) ہوتا ہے۔

شمت ٹریگر کا مخرج کم رہتا ہے جب تک کہ مدخل سائنل VUT کو عبور نہ کرے۔ جب مدخل سائنل یہ حد VUT کو عبور کرتا ہے، تو شمت ٹریگر کا مخرج سائنل کم رہتا ہے جب تک کہ مدخل سائنل VLT کے سطح سے نیچے نہ ہو۔

شمت ٹریگر کے کام کو سمجھنے کے لیے ایک مثال لیں۔ یہاں ہم فرض کرتے ہیں کہ ابتدائی مدخل صفر ہے۔

شمٹ ٹرگر کے ساتھ نائیز کا اثر

یہاں، ہم نے مقدمی آنے والے سگنل کو صفر فرض کیا ہے اور یہ اوپر دیئے گئے شکل کے مطابق تدریجی طور پر بڑھتا ہے۔

شمٹ ٹرگر کا آؤٹ پٹ سگنل نکتہ A تک کم رہتا ہے۔ نکتہ A پر، آنے والے سگنل کی قدر اوپری تھریشولڈ (VUT) سے اوپر جاتی ہے اور یہ ایک زیادہ آؤٹ پٹ سگنل بناتا ہے۔

آؤٹ پٹ سگنل نکتہ B تک زیادہ رہتا ہے۔ نکتہ B پر، آنے والے سگنل کی قدر نیچے والے تھریشولڈ سے نیچے جاتی ہے۔ اور یہ آؤٹ پٹ سگنل کو کم کرتا ہے۔

اور پھر، نکتہ C پر، جب آنے والے سگنل کی قدر اوپری تھریشولڈ سے اوپر جاتی ہے تو آؤٹ پٹ زیادہ ہوتا ہے۔

اس حالت میں، ہم دیکھ سکتے ہیں کہ آنے والے سگنل میں نائیز ہے۔ لیکن نائیز آؤٹ پٹ سگنل میں متاثر نہیں ہوتا ہے۔

شمٹ ٹرگر سرکٹ

شمٹ ٹرگر سرکٹ مثبت فیڈ بیک استعمال کرتا ہے۔ لہذا، یہ سرکٹ ریجنریٹو کمپاریٹر سرکٹ کے نام سے بھی جانا جاتا ہے۔ شمٹ ٹرگر سرکٹ کو آپ-ایمپ اور ٹرانزسٹر کی مدد سے ڈیزائن کیا جا سکتا ہے۔ اور یہ درج ذیل طور پر تقسیم کیا جاتا ہے؛

آپ-ایمپ بیس شمٹ ٹرگر
ٹرانزسٹر بیس شمٹ ٹرگر

آپ-ایمپ بیس شمٹ ٹرگر

شمٹ ٹرگر سرکٹ کو آپ-ایمپ کی مدد سے دو طریقوں سے ڈیزائن کیا جا سکتا ہے۔ اگر آنے والے سگنل کو آپ-ایمپ کے انورٹنگ پوائنٹ سے جوڑا جائے تو یہ انورٹنگ شمٹ ٹرگر کہلاتا ہے۔ اور اگر آنے والے سگنل کو آپ-ایمپ کے نان-انورٹنگ پوائنٹ سے جوڑا جائے تو یہ نان-انورٹنگ شمٹ ٹرگر کہلاتا ہے۔

انورٹنگ شمٹ ٹرگر

اس میں شمیٹ ٹرگر کے اس قسم میں، انپٹ آپ-ایمپ کے انورٹنگ ٹرمینل پر دیا جاتا ہے۔ اور آؤٹ پٹ سے انپٹ تک مثبت فیڈ بیک۔

اب، چلو یہ سروس کیسے کام کرتی ہے سمجھتے ہیں۔ نقطہ A پر، وولٹیج V ہے اور لاگو وولٹیج (انپٹ وولٹیج) Vin ہے۔ اگر لاگو وولٹیج Vin V سے زیادہ ہے، تو سرس کا آؤٹ پٹ کم ہوگا۔ اور اگر لاگو وولٹیج Vin V سے کم ہے، تو سرس کا آؤٹ پٹ زیادہ ہوگا۔

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

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

اب، V کی مساوات کا حساب لگائیں۔

کیرچوف کے کرنٹ لاء کا استعمال کرتے ہوئے،کیرچوف کے کرنٹ لاء (KCL)،

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

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

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

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

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

ابھی اس کو تصور کریں کہ سچمٹ ٹرگر کا آؤٹ پٹ بلند ہے۔ اس حالت میں،

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

ایسے طور پر اوپر کے مساوات سے؛

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

جب آن پٹ سگنل وی1 سے زیادہ ہو تو شمٹ ٹریگر کا آؤٹ پٹ کم ہو جائے گا۔ اس لیے، وی1 ایک اوپری تھرشہولڈ ولٹیج (ویUT) ہے۔

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

آؤٹ پٹ وی سے کم ہونے تک کم رہے گا۔ جب شمٹ ٹریگر کا آؤٹ پٹ کم ہو تو، اس حالت میں،

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

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

ابتدائی طور پر آؤٹ پٹ اس وقت تک زیادہ رہتا ہے جب تک کہ ان پٹ سگنل V2 سے کم ہو۔ اس لیے V2 کو نچلے تھرشہولڈ ولٹیج (VLT) کہا جاتا ہے۔

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

غیر مقلوب شمیٹ ٹریگر

غیر مقلوب شمیٹ ٹریگر میں، ان پٹ سگنل اوپ-ایمپ کے غیر مقلوب ٹرمینل پر لاگو کیا جاتا ہے۔ اور آؤٹ پٹ سے ان پٹ تک مثبت فیڈ بیک لاگو کیا جاتا ہے۔ اوپ-ایمپ کا مقلوب ٹرمینل گراؤنڈ ٹرمینل سے جڑا ہوتا ہے۔ غیر مقلوب شمیٹ ٹریگر کا سروسکیم نیچے دکھایا گیا ہے۔

اس سرسکیم میں، شمیٹ ٹریگر کا آؤٹ پٹ وولٹیج V صفر سے زیادہ ہو تو زیادہ ہوگا۔ اور وولٹیج V صفر سے کم ہو تو کم ہوگا۔

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

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

ابھی، وولٹیج V کی مساوات کو تلاش کرتے ہیں۔ اس کے لئے، ہم اس نوڈ پر KCL لاگو کرتے ہیں۔

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

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

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

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

ابھی اس کو تصور کریں کہ آپ-ایمپ کا آؤٹ پٹ کم ہے۔ اس لیے، سچمٹ ٹریگر کا آؤٹ پٹ وولٹیج VL ہے۔ اور وولٹیج V، V1 کے برابر ہے۔

اس حالت میں،

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

اوپر والی مساوات سے،

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

جب ولٹیج V1 صفر سے بڑھا ہو تو آؤٹ پٹ بلند ہوگا۔ اس حالت میں،

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

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

جب اوپر والی شرط پوری ہوتی ہے تو آؤٹ پٹ بلند ہوگا۔ لہذا، یہ مساوات اوپر کی تھرشولڈ ولٹیج (VUT) کی قدر دیتی ہے۔

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

اب فرض کیں کہ شمٹ ٹریگر کا آؤٹ پٹ بلند ہے۔ اور ولٹیج V کی قدر V2 کے برابر ہے۔

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

voltیج V کے مساوات سے

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

شمت ترگر کا آؤٹ پٹ کم ہو جائے گا جب voltیج V2 صفر سے کم ہو۔ اس حالت میں،

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

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

اس مساوات سے کم ترین تھرشولڈ ولٹیج (VLT) کی قدر معلوم کی جا سکتی ہے۔

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

ترانزسٹر پر مبنی شمٹ ٹرگر

شمٹ ٹرگر سرکٹ کو دو ترانزسٹروں کی مدد سے ڈیزائن کیا جا سکتا ہے۔ ترانزسٹر پر مبنی شمٹ ٹرگر کا سرکٹ ڈائیگرام نیچے دیا گیا ہے۔

Vin = انپٹ ولٹیج
Vref = ریفرنس ولٹیج = 5V

فرض کریں کہ، شروع میں، انپٹ ولٹیج Vin صفر ہے۔ انپٹ ولٹیج ترانزسٹر T1 کی بیس پر دیا جاتا ہے۔ اس حالت میں، ترانزسٹر T1 کٹ آف علاقے میں کام کرتا ہے اور یہ غیر موصل رہتا ہے۔

Va اور Vb نوڈ ولٹیج ہیں۔ ریفرنس ولٹیج 5V دی گئی ہے۔ لہذا، ہم Va اور Vb کی قدر ولٹیج ڈوائرڈر کے قاعدے سے کلک کر سکتے ہیں۔

ولٹیج Vb ترانزسٹر T2 کے بیس پر دیا جاتا ہے۔ اور یہ 1.98V ہے۔ اس لیے، ترانزسٹر T2 کنڈکشنگ کر رہا ہے۔ اور اس کی وجہ سے، شمٹ ٹریگر کا آؤٹ پٹ کم ہوتا ہے۔ ایمیٹر پر گراوٹ 0.7V ہوتی ہے۔ تو، ترانزسٹر کے بیس پر ولٹیج 1.28V ہوتی ہے۔

ترانزسٹر T2 کا ایمیٹر ترانزسٹر T1 کے ایمیٹر سے منسلک ہے۔ اس لیے، دونوں ترانزسٹرز 1.28V پر ایک ہی سطح پر کام کرتے ہیں۔

یہ مطلب ہے کہ ترانزسٹر T1 کام کرے گا جب انپٹ ولٹیج 1.28V سے 0.7V زیادہ ہو یا 1.98V (1.28V + 0.7V) سے زیادہ ہو۔

اب، ہم انپٹ ولٹیج کو 1.98V سے زیادہ کرتے ہیں، اور ترانزسٹر T1 کنڈکشنگ شروع کرتا ہے۔ یہ ترانزسٹر T2 کے بیس پر ولٹیج گراوٹ کا سبب بناتا ہے اور یہ ترانزسٹر T2 کو کٹ آف کرتا ہے۔ اور اس کی وجہ سے، شمٹ ٹریگر کا آؤٹ پٹ زیادہ ہوتا ہے۔

انپٹ ولٹیج کم ہونا شروع ہوتا ہے۔ ترانزسٹر T1 کٹ آف ہو جائے گا جب انپٹ ولٹیج 1.98V سے 0.7V کم ہو اور یہ 1.28V ہو۔ اس حالت میں، ترانزسٹر T2 ریفرنس ولٹیج سے کافی ولٹیج ملتا ہے، اور یہ آن ہو جاتا ہے۔ یہ شمٹ ٹریگر کا آؤٹ پٹ کم بناتا ہے۔

اس لیے، اس حالت میں، ہمیں دو تھریشہلڈ ہوتے ہیں، نیچے کا تھریشہلڈ 1.28V اور اوپر کا تھریشہلڈ 1.98V۔

شمٹ ٹریگر آسیلیٹر

شمٹ ٹریگر کو ایک آسیلیٹر کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے کہ ایک واحد RC انٹیگریٹڈ سرکٹ کو منسلک کر کے۔ شمٹ ٹریگر آسیلیٹر کا سرکٹ ڈیاگرام نیچے دی گئی تصویر میں دکھایا گیا ہے۔

サーキットの出力は連続した方形波です。波形の周波数は、R、C、およびSchmitt Triggerの閾値に依存します。

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

جہاں k ایک دائم ہے اور یہ 0.2 سے 1 کے درمیان ہوتا ہے۔

CMOS شمت ٹریگر

آسان سائنل انوٹر سرکٹ کا مخالف سائنل آؤٹ پٹ دیتا ہے۔ مثال کے طور پر، اگر آنے والے سائنل کا مقام بلند ہے، تو آنے والے سائنل کے لئے آؤٹ پٹ سائنل کم ہوتا ہے۔ لیکن اگر آنے والے سائنل میں نویز (noise) ہے، تو آؤٹ پٹ سائنل نویز پر ریاکشن کرتا ہے۔ جس کو ہم نہیں چاہتے۔ لہذا، CMOS شمت ٹریگر استعمال کیا جاتا ہے۔

پہلے ویو فارم میں، آنے والے سائنل میں کوئی نویز نہیں ہے۔ لہذا، آؤٹ پٹ کامل ہے۔ لیکن دوسرے شکل میں، آنے والے سائنل میں کچھ نویز ہے۔ آؤٹ پٹ بھی اس نویز پر ریاکشن کرتا ہے۔ اس حالت کو دور کرنے کے لئے، CMOS شمت ٹریگر استعمال کیا جاتا ہے۔

نیچے دی گئی سرکٹ ڈائیگرام CMOS شمت ٹریگر کی تعمیر کو ظاہر کرتا ہے۔ CMOS شمت ٹریگر میں 6 ٹرانزسٹرز شامل ہوتے ہیں جن میں PMOS اور NMOS ٹرانزسٹرز شامل ہوتے ہیں۔

پہلے ہمیں یہ جاننا چاہئے کہ PMOS اور NMOS ٹرانزسٹرز کیا ہیں؟ PMOS اور NMOS ٹرانزسٹرز کے نشانات نیچے دی گئی شکل میں ہیں۔

NMOS ٹرانزسٹر کونڈکٹ ہوتا ہے جب VG VS یا VD سے زیادہ ہو۔ اور PMOS ٹرانزسٹر کونڈکٹ ہوتا ہے جب VG VS یا VD سے کم ہو۔ CMOS شمت ٹریگر میں، ایک PMOS اور ایک NMOS ٹرانزسٹر آسان انوٹر سرکٹ میں شامل کیے جاتے ہیں۔

پہلے میں، ان پٹ وولٹیج زیادہ ہوتا ہے۔ اس حالت میں، پی‌این ٹرانزسٹر آن ہوتا ہے اور این‌این ٹرانزسٹر آف ہوتا ہے۔ اس کے نتیجے میں نوڈ-ای کے لئے زمین کا راستہ بن جاتا ہے۔ اس لئے، سیمس ٹریگر کا آؤٹ پٹ صفر ہوگا۔

دوسرا میں، ان پٹ وولٹیج زیادہ ہوتا ہے۔ اس حالت میں، این‌این ٹرانزسٹر آن ہوتا ہے اور پی‌این ٹرانزسٹر آف ہوتا ہے۔ یہ نوڈ-بی کے لئے وولٹیج وی‌ڈی‌ڈ (زیادہ) کا راستہ بنائے گا۔ اس لئے، سیمس ٹریگر کا آؤٹ پٹ زیادہ ہوگا۔

سیمس ٹریگر کے استعمالات

سیمس ٹریگر کے استعمالات درج ذیل ہیں۔

سیمس ٹریگر کو سائن ویو اور تثلثیہی ویو کو مربع ویو میں تبدیل کرنے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے۔
سیمس ٹریگرز کا سب سے اہم استعمال ڈیجیٹل سرکٹ میں شور کو ختم کرنا ہے۔
اسے فنکشن جنریٹر کے طور پر بھی استعمال کیا جاتا ہے۔
اسے اوسلیٹر کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔
سیمس ٹریگرز کو ای‌سی سرکٹ کے ساتھ استعمال کرتے ہوئے سوچ دبانس کے لئے استعمال کیا جاتا ہے۔

منبع: الیکٹریکل4یو۔

بیان: اصل کی عزت کریں، اچھے مضامین کو شیئر کرنے کی قابلیت ہے، اگر کوئی نقصان ہو تو متعلقہ حذف کرنے کی درخواست کریں۔

ایک تعریف دیں اور مصنف کو حوصلہ افزائی کریں

مذاکرات:

サーキット理論

شمت ٹریگر

ماہرین کے بارے میں

Electrical4u

China