Schmitt Trigger: Bu nima va qanday ishlaydi?

Maydon: Elektr tushunchalari

China

Shmitt triqger nima?

Shmitt triqger - bu komparator elektron shemasi, histeresis effekti orqali ishlaydi. Bu effekt komparatorning yoki differensial kuchaytiruvchining to'g'ri qo'shiladigan kirishiga musbat o'zaro ta'sir berilgan holda amalga oshadi. Shmitt triqger ikki turdagi kiritish signalining farqi orqali shumdan himoya qiladi. Ushbu ikki farq maydoni histeresis deb ataladi.

Shmitt triqger 1934-yilda amerikalik olim Otto H Schmitt tomonidan izlab topildi.

Oddiy komparator faqat bitta sig'nal maydonini hisobga oladi va uni kiritish signaliga solishtiradi. Agar kiritish signalida shum bo'lsa, bu chiqish signaliga ta'sir qilishi mumkin. a schmitt trigger.png

Yuqoridagi rasmga ko'ra, A va B nuqtalardagi shum tufayli, kiritish signal (V1) mavjudiyat signal (V2) darajasini o'tkazadi. Bu paytda V1 V2 dan kam bo'lib, chiqish past bo'ladi.

Demak, komparator chiqishi kiritish signalidagi shum tufayli ta'sirga uchradi va komparator shumdan himoyalangan emas.

"Shmitt triqger" nomidagi "trigger" so'zi, chiqish qiymati kiritish signalining yetarlicha o'zgarishi va chiqishni o'zgartirishga yetarli bo'lgan qadar "trigger" (aktivlashtirish) qilinsa, saqlanadigan faktga ko'ra kelib chiqqan.

Shmitt triqger qanday ishlaydi?

Shmitt triqger kiritish signalida shum bo'lsa ham to'g'ri natijalar beradi. U ikkita sig'nal maydonidan foydalanadi: biri yuqori sig'nal maydoni (VUT), ikkinchi esa past sig'nal maydoni (VLT).

Shmitt triqger chiqishi kiritish signal VUT ni o'tkazmaguncha past bo'ladi. Kiritish signal VUT chegarasini o'tkazganda, Shmitt triqger chiqishi kiritish signal VLT darajadan pas qalmaguncha yuqori bo'ladi.

Shmitt triqger ishlashini misol bilan tushuntiramiz. Kiritish signal boshlang'ich qiymati nol deb faraz qilamiz.

Shimmt trigeri yordamida shum effekti

Bu yerda, biz boshlang'ich kirish signalining nol bo'lganini faraz qilganmiz va uni quyidagi rasmga ko'ra o'sib borayotgani keltirilgan.

Shimmt trigeri chiqish signali nuqtaga A gacha past qoldaydi. Nuqta A da, kirish signali yuqori sog'liq darajasidan (VUT) yuqoriga o'tadi va bu yuqori chiqish signalini yaratadi.

Chiqish signali nuqtada B gacha yuqori qoldaydi. Nuqta B da, kirish signali past sog'liq darajasidan pastga o'tadi. Va bu chiqish signalini past qilib qo'yadi.

Yana, nuqta C da, kirish signali yuqori sog'liq darajasidan yuqoriga o'tganda, chiqish yuqori bo'ladi.

Bu holatda, kirish signalining shumli ekanligini ko'rishimiz mumkin. Ammo shum chiqish signaliga ta'sir etmaydi.

Shimmt trigeri shemyasi

Shimmt trigeri shemyasi musbat aylanma ishlatadi. Shuning uchun, bu shema regenerativ solishtiruvchi shema deb ham ataladi. Shimmt trigeri shemasini Operatsional maydondoz va Tranzistor yordamida ishlab chiqarish mumkin. Va uni quyidagicha tashkil etish mumkin:

Operatsional maydondoz asosidagi Shimmt trigeri
Tranzistor asosidagi Shimmt trigeri

Operatsional maydondoz asosidagi Shimmt trigeri

Shimmt trigeri shemasini Operatsional maydondoz yordamida ikkita usulda ishlab chiqarish mumkin. Agar kirish signali Operatsional maydondozning inverting chegarasiga ulangan bo'lsa, u Inverting Shimmt trigeri deb ataladi. Agar kirish signali Operatsional maydondozning non-inverting chegarasiga ulangan bo'lsa, u Non-inverting Shimmt trigeri deb ataladi.

Inverting Shimmt trigeri

Bu turdagi Schmitt triggerda, kirish oʻzgartiruvchi terminalga beriladi. Va chiqimdan kirishga musbat qayta oqish.

Endi, bu shema qanday ishlayini tushunaylik. A nuqtasida, elektr toki V va taqdim etilgan elektr toki (kirish toki) Vin bo'lsa. Agar taqdim etilgan elektr toki Vin V dan katta bo'lsa, shemaning chiqimi past bo'ladi. Agar taqdim etilgan elektr toki Vin V dan kam bo'lsa, shemaning chiqimi yuqori bo'ladi.

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

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

Endi, V toki tenglamasini hisoblaymiz.

Kirchhoff aralash toki qonuni (KCL) ni qo'llab,

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

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

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

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

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

Endi, Schmitt triggerining chiqishi yuqori bo'lganini faraz qilaylik. Bu holatda,

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

Shunday qilib, yuqoridagi tenglamadan;

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

Kirish signali V1 dan katta bo'lganda, Schmitt triqning chiqishi past bo'ladi. Shunday qilib, V1 yuqori sog'liq ehtiyoqi (VUT) hisoblanadi.

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

Chiqish V dan kam bo'lguncha past qoldaydi. Agar Schmitt triqning chiqishi past bo'lsa, bu holatda,

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

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

Endi, chiqish signal katta bo'lib qoladi, agar kirish signali V2 dan kam bo'lganda. Demak, V2 past sinir voltaj (VLT) deb ataladi.

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

Inversiya emas Schmitt triiger

Inversiya emas Schmitt triigerda, kirish signali Op-Ampning inversiya emas terminaliga beriladi. Va pozitiv o'ng tomon feedback kirishga qo'shiladi. Op-Ampning inversiya terminali zamin terminaliga ulanadi. Inversiya emas Schmitt triiger shematik diagrammasi quyidagicha ko'rsatilgan.

Bu shemada, Schmitt triiger chiqishi, agar V voltaj noldan yuqori bo'lsa, baland bo'ladi. Agar V voltaj noldan pas bo'lsa, chiqish past bo'ladi.

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

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

Endi, V oʻlchovini topish uchun, bu nodda boʻlgan joyga KCL (Kirchoffning qoʻshni chiziqli qonuni) ni qoʻllaymiz.

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

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

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

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

Endi, Op-Ampning chiqishi past bo'lishini taqqoslaylik. Shundan keyin, Schmitt triggerining chiqish voltasi VL bo'ladi. Va V voltasi V1ga teng.

Bu holatda,

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

Yuqoridagi tenglamadan,

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

Agar voltaj V1 noldan katta bo'lsa, chiqish baland bo'ladi. Bu holatda,

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

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

Yuqoridagi shart qanoatlantirilganda, chiqish baland bo'ladi. Shuning uchun, bu tenglama yuqori eholdi voltaj (VUT) qiymatini beradi.

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

Endi faraz qilamizki, Schmitt triggerining chiqishi baland. Va voltaj V V2 ga teng.

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

Voltaj V tenglamasidan.

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

V2 voltaj kichik bo'lganda Schmitt trigger chiqishi past bo'ladi. Bu holatda,

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

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

Yuqorida berilgan tenglama pastki eholdi qilish shinalarini (VLT) qiymatini beradi.

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

Tranzistor asosidagi Shmitt triggerning ishlash prinsipi

Shmitt trigger skemasi ikkita tranzistor yordamida ishlab chiqarilishi mumkin. Tranzistor asosidagi Shmitt trigger skemasining elektrik skemasini quyidagi skemada ko'rsatilgan.

Vin = kirish shinalari
Vref = Bazaviy shinalar = 5V

Ko'pincha, boshlang'ichda kirish shinalari Vin nolga teng bo'lishi mumkin. Kirish shinalari tranzistor T1 ning bazasiga beriladi. Bu holatda, tranzistor T1 kesish rejimida ishlaydi va o'tilmaydigan vaziyatda qoladi.

Va va Vb nodal shinalardir. Bazaviy shinalar 5V berilgan. Demak, biz Va va Vb ni shinalar bo'lgan oraliq qoidasiga ko'ra hisoblashimiz mumkin.

Bazmavolt Vb tranzistor T2-ning asosiga beriladi. Va bu 1.98V. Shuning uchun, tranzistor T2 ishga tushadi. Va bu sababli, Schmitt triggerining chiqishi past bo'ladi. Emitterda 0.7V tomonga tortilib qoladi. Demak, tranzistorning asosidagi bazmavolti 1.28V.

Tranzistor T2-ning emitteri tranzistor T1-ning emitteri bilan ulangan. Shuning uchun, ikkita tranzistor 1.28V da bir xil darajada ishlaydi.

Bu, kirish vaziyati 1.28V dan 0.7V yuqori yoki 1.98V (1.28V + 0.7V) dan yuqori bo'lganda tranzistor T1 ishga tushadi demakdir.

Endi, kirish vaziyatini 1.98V dan yuqori qilib olsak, tranzistor T1 ishga tushadi. Bu, tranzistor T2-ning asosidagi bazmavoltini pasaytiradi va tranzistor T2 o'chadi. Va bu sababli, Schmitt triggerining chiqishi yuqori bo'ladi.

Kirish vaziyati kamayishni boshlaydi. Tranzistor T1 1.98V dan 0.7V kamroq bo'lganda, ya'ni 1.28V da o'chadi. Bu shartda, tranzistor T2 referens vaziyatidan yetarli bazmavolt olib, yoqiladi. Bu, Schmitt triggerining chiqishini past qiladi.

Shunday qilib, bu shartda, bizda 1.28V va 1.98V lik ikki sog'liq bor.

Schmitt Trigger Osilliatori

Schmitt Trigger osilliator sifatida ishlatilishi mumkin. Buning uchun bitta RC integratsiya shemasiga ulanish kerak. Schmitt trigger osilliatorining shema diagrammasi quyidagi rasmga ko'ra berilgan.

Sirkuitning chiqishi muntazam kvadratli to'g'ri harakatga ega. Va to'g'ri harakatning chastotasi R, C va Shmitt trigger ning chegaraviy nuqtasiga bog'liq.

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

Bu yerda k - doimiy son bo'lib, u 0.2 dan 1 gacha bo'lgan oraliqdagi qiymatni oladi.

CMOS Schmitt trigger

Oddiy signal inverter sirkuiti kirish signali bilan qarama-qarshi chiqish signalini beradi. Masalan, agar kirish signali yuqori bo'lsa, oddiy inverter sirkuiti uchun chiqish signali past bo'ladi. Agar kirish signalida toshlangichlar (to'sh) bo'lsa, chiqish signali toshlangicha asosida o'zgaradi. Bu narsani xohlamaymiz. Shuning uchun CMOS Schmitt trigger ishlatiladi.

Oddiy signal inverter sirkuitining to'g'ri harakati

Birinchi to'g'ri harakatda, kirish signalida toshlangichlar yo'q. Demak, chiqish ideal. Amma ikkinchi suratda, kirish signalida ba'zi toshlangichlar mavjud. Chiqish shu toshlangichlarga reaksiya qiladi. Bu holatdan saqlanish uchun CMOS Schmitt trigger ishlatiladi.

Quyidagi sirkuit diagrammasi CMOS Schmitt trigger konstruktsiyasini ko'rsatadi. CMOS Schmitt Trigger 6 tranzistor, PMOS va NMOS tranzistorlar bilan tashkil etilgan.

Avval, biz PMOS va NMOS tranzistorlar nima ekanligini bilishimiz kerak. PMOS va NMOS tranzistorlar simvoli quyidagi suratda.

NMOS tranzistori VG VS yoki VD dan katta bo'lganda ishlaydi. PMOS tranzistori VG VS yoki VD dan kichik bo'lganda ishlaydi. CMOS Schmitt triggerda, oddiy inverter sirkuitga bir PMOS va bir NMOS tranzistorlar qo'shiladi.

Birinchi holatda, kirish voltasi yuqori. Bu shartda, PN tranzistor yoqilgan va NN tranzistor o'chirilgan. Va bu A-nodaga erkin yo'l yaratadi. Shuning uchun, CMOS Schmitt trigger chiqishi nol bo'ladi.

Ikkinchi holatda, kirish voltasi yuqori. Bu shartda, NN tranzistor yoqilgan va PN tranzistor o'chirilgan. Bu B-nodaga VDD (Yuqori) voltasiga erkin yo'l yaratadi. Shuning uchun, CMOS Schmitt trigger chiqishi yuqori bo'ladi.

Schmitt Trigger Tarkibi

Schmitt trigger tarkiblari quyidagilardan iborat.

Schmitt trigger sinusoidal va treyug'iy to'g'ri chiziqli to'g'rilash uchun ishlatiladi.
Schmitt triggerlar digital tarmoqlarda shumni olib tashlash uchun eng muhim qurilma hisoblanadi.
U funksiya generatori sifatida ham ishlatiladi.
Oszillatorni amalga oshirish uchun ishlatiladi.
Schmitt triggerlar va RC tarmog'i klyuch debouncing uchun ishlatiladi.

Manba: Electrical4u.

Ma'lumot: Asl ma'lumotni hurmat bilan, yaxshi maqolalar ulashishga xos, agar huquqni buzsa o'chirish uchun bog'laning.

Авторга сўров ва қўлланма беринг!

Мавзулар:

Kiradiyor teorisi

Шмитт триггер

Mutaxassislardan

Electrical4u

China