ทริกเกอร์ซมิต - มุมมองทั่วไป

ในระหว่างการออกแบบวงจรพัลส์นักพัฒนาอาจจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ขีด จำกัด ที่สามารถสร้างสัญญาณรูปสี่เหลี่ยมบริสุทธิ์ที่มีค่าบางค่าระดับแรงดันสูงและต่ำจากสัญญาณอินพุตของรูปทรงที่ไม่ใช่รูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า (ตัวอย่างเช่นฟันเลื่อยหรือไซนัส)

ชมิดท์ทริกเกอร์ซึ่งเป็นวงจรที่มีสถานะเอาท์พุทที่เสถียรซึ่งภายใต้อิทธิพลของสัญญาณอินพุทแทนที่ซึ่งกันและกันในการกระโดดนั้นเหมาะสำหรับบทบาทนี้นั่นคือเอาท์พุตเป็นสัญญาณรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า

คุณลักษณะเฉพาะของตัวเหนี่ยวไกชมิตต์คือการมีช่วงหนึ่งระหว่างระดับแรงดันไฟฟ้าสำหรับสัญญาณอินพุตเมื่อแรงดันเอาท์พุทของสัญญาณอินพุตถูกสลับไปที่เอาต์พุตของทริกเกอร์นี้จากระดับต่ำถึงสูงและในทางกลับกัน

คุณสมบัติของตัวเหนี่ยวนำชมิตต์นี้เรียกว่าฮิสเทรีซีสและส่วนของคุณสมบัติระหว่างค่าอินพุตเริ่มต้นจะเรียกว่าภูมิภาคฮิสเทอรีซิส ความแตกต่างระหว่างค่าขีด จำกัด บนและล่างสำหรับอินพุตทริกเกอร์ชมิตต์กำหนดความกว้างของพื้นที่ฮิสเทรีซิสซึ่งทำหน้าที่วัดความไวของทริกเกอร์ ยิ่งบริเวณฮีสเตอรีซิสที่กว้างขึ้นเท่าใดความไวของชอตต์ที่น้อยลงก็จะยิ่งมีความไวที่แคบเท่านั้น

ทริกเกอร์ซมิตมีอยู่ในรูปแบบของไมโครวงจรเฉพาะซึ่งทริกเกอร์ที่แยกกันหลายตัวสามารถอยู่ภายในตัวเรือนเดียวได้ในครั้งเดียว Microcircuits ดังกล่าวมีเกณฑ์การเปลี่ยนมาตรฐานที่แน่นอนและให้แนวรับที่เอาต์พุตแม้จะมีสัญญาณอินพุตที่อยู่ไกลจากรูปทรงสี่เหลี่ยม นอกจากนี้ทริกเกอร์ซมิตยังสามารถสร้างขึ้นบนพื้นฐานขององค์ประกอบทางตรรกะซึ่งในกรณีนี้ผู้พัฒนามีโอกาสที่จะตั้งค่าและปรับความกว้างของพื้นที่ฮิสเทรีซิสของอุปกรณ์ธรณี

ให้ความสนใจกับตัวเลขและพิจารณาอย่างใกล้ชิดถึงหลักการของตัวเหนี่ยวไกชมิตต์

นี่คือภาพประกอบแผนผังขององค์ประกอบทริกเกอร์ตลอดจนคุณลักษณะการถ่ายโอนและเวลา อย่างที่คุณเห็นเมื่อระดับสัญญาณอินพุท Uin ต่ำกว่าขีด จำกัด ล่าง Ufor.n เอาต์พุตชอตต์ชมิดท์ก็มีเช่นกันดังนั้นระดับแรงดันไฟต่ำ U0 ใกล้เคียงกับศูนย์

ในกระบวนการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าของสัญญาณอินพุท Uin ค่าของมันจะถึงขอบเขตล่างของขอบเขต hysteresis Uпор.нซึ่งเป็นเกณฑ์ต่ำกว่าในขณะที่เอาต์พุตเหมือนก่อนไม่เปลี่ยนแปลงอะไรเลย และแม้กระทั่งเมื่อแรงดันไฟฟ้าอินพุท Uin เข้าสู่บริเวณฮิสเทรีซิสและบางครั้งก็อยู่ข้างในมันก็ไม่มีอะไรเกิดขึ้นที่เอาต์พุต - เอาต์พุตยังคงเป็นแรงดันไฟฟ้าระดับต่ำ U0

แต่ทันทีที่ระดับของแรงดันไฟฟ้าอินพุทถูกเปรียบเทียบกับขีด จำกัด บนของภูมิภาคฮิสเทรีซิส Ufor.in (พื้นที่ตอบกลับ) เอาต์พุตของทริกเกอร์จะกระโดดเข้าสู่สถานะของระดับแรงดันสูง U1 หากแรงดันอินพุท Uin ยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง (ภายในขีด จำกัด ที่อนุญาตสำหรับ microcircuit) แรงดันไฟขาออก Uout จะไม่เปลี่ยนแปลงอีกต่อไปเนื่องจากหนึ่งในสองสถานะเสถียร - ถึงระดับสูง 1 ของ U1

ทีนี้สมมติว่าแรงดันไฟฟ้าขาเข้าของ Uin เริ่มลดลง เมื่อกลับสู่ภูมิภาค hysteresis จะไม่มีการเปลี่ยนแปลงที่เอาต์พุต แต่ระดับยังคงสูง U1 แต่ทันทีที่แรงดันไฟฟ้าของสัญญาณอินพุต Uin เท่ากับขอบเขตล่างของภูมิภาค hysteresis Uпн.н - Schmitt ทริกเกอร์เอาท์พุทกระโดดเข้าสู่สถานะที่มีระดับแรงดันไฟฟ้าต่ำ U0 การทำงานของตัวกระตุ้นชมิตต์ยึดตามสิ่งนี้

บางครั้งทริกเกอร์ซมิตพิสูจน์ให้เห็นว่ามีประโยชน์โดยที่องค์ประกอบลอจิก“ I” ถูกนำไปใช้ภายในไมโครเซอร์กิตและอินเวอร์เตอร์“ NOT” ถูกติดตั้งที่เอาท์พุท (Schmitt inverting trigger)ในกรณีนี้คุณสมบัติการถ่ายโอนจะมีลักษณะอื่น ๆ : เมื่อแรงดันไฟฟ้าเกินขอบเขตด้านบนของขอบเขตฮิสเทรีซีสระดับต่ำจะปรากฏขึ้นที่เอาต์พุตของทริกเกอร์ชมิตต์และเมื่อมันกลับมาต่ำกว่าขอบเขตฮิสเทอรีซิสระดับสูงจะปรากฏขึ้นที่เอาต์พุต นี่คือองค์ประกอบที่เป็น AND-NOT กับ hysteresis

ไกชิตท์สามารถประกอบและ บนเครื่องขยายเสียงในการปฏิบัติงาน (op amp). ลองดูที่หนึ่งในตัวเลือกสำหรับการใช้งานในแง่ทั่วไป อินพุทอินพุทของ op-amp นั้นต่อสายดินและสัญญาณอินพุตจะถูกป้อนผ่านตัวต้านทาน R1 ไปยังอินพุทที่ไม่กลับด้านของ op-amp เอาต์พุตของ op-amp ตามสายการตอบรับผ่าน resistor R2 นั้นเชื่อมต่อกับอินพุตที่ไม่กลับด้านของ op-amp แรงดันไฟฟ้าสี่เหลี่ยมจะถูกลบออกจากเอาต์พุตของแอมป์สหกรณ์

แรงดันไฟฟ้าที่เอาท์พุทของแอมพลิฟายเออร์สำหรับการทำงานนั้นถูกกำหนดโดยสูตร Uout = K * Ua โดยปกติแล้ว Uout.max จะเท่ากับแรงดันไฟฟ้า op-amp (ให้เราเขียนแทนด้วย beech E) และ K คือ opamp gain มันจะอยู่ที่ 1,000,000 คำสั่งแรงดันเอาต์พุตอาจแตกต่างจาก + E ถึง -E ที่นี่เราจะไม่เข้าไปดูรายละเอียดเฉพาะและเพื่อให้เข้าใจง่ายขึ้นเราจะพิจารณาตัวอย่างที่ชัดเจนที่ตัวต้านทานอินพุตและตัวต้านทานในวงจรป้อนกลับมีค่าเท่ากัน: R1 = R2

ดังนั้นที่จุดเริ่มต้นมากเมื่อ Uin = 0 ดังนั้น Ua = 0 ดังนั้น Uout = 0 เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตที่ไม่มีการกลับด้านของ op-amp ไม่เกินแรงดันที่อินพุทกำลังกลับเข้า

ถ้าตอนนี้ Uvh เพิ่มขึ้นเล็กน้อยแล้ว Ua ก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน จากนั้น Uout จะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ (ตามค่าของ K) เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตที่ไม่กลับด้านของ op-amp จะเกินแรงดันที่แรงดันอินพุทของมันซึ่งตามที่เราตัดสินใจจะถูกต่อสายดิน จากนั้นเนื่องจากความจริงที่ว่าจุด Ua อยู่ระหว่างตัวต้านทานที่เชื่อมต่อตามแผนภาพข้างต้นที่จุด Ua แรงดันไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญมันจะกลายเป็นประมาณ Uout / 2 และเนื่องจากหิมะถล่มตอบรับเชิงบวกแรงดันไฟฟ้าคงที่ Uout (เท่ากับแรงดันไฟฟ้า OS = E) ดังนั้นแอมป์จึงเข้าสู่สถานะเสถียรด้วยระดับแรงดันเอาต์พุตสูง นอกจากนี้ Ua = (E + Uin) / 2

หากในสถานะนี้เราเริ่มลด Uin แล้วแม้ว่ามันจะเท่ากับศูนย์แล้ว ณ จุดที่ Ua จะยังคงเป็น E / 2 และที่เอาต์พุตของ op-amp จะยังคงมีแรงดันไฟฟ้าระดับสูง Uout = E

เมื่อ Uin เท่ากับ -E เท่านั้น Ua จะกลายเป็นศูนย์และเอาต์พุต op-amp จะเข้าสู่สถานะที่มีระดับแรงดันไฟฟ้าต่ำ (-E) ในกรณีนี้หิมะถล่มความคิดเห็นจะเกิดขึ้นอีกครั้ง - ตอนนี้ Uout = -E, Ua = (Uin-E) / 2 และนี่ต่ำกว่าการป้อนข้อมูลที่ไม่ใช่การกลับด้านของ op-amp ทริกเกอร์ได้เข้าสู่สถานะมั่นคงด้วยระดับเอาต์พุตต่ำ เพื่อให้เอาต์พุตแอมป์สหกรณ์กลับสู่สภาวะสูงตอนนี้จำเป็นที่ Uin จะเท่ากับ E อีกครั้งซึ่งจะทำให้เกิดข้อเสนอแนะอีกมากมาย กลับไปที่จุดศูนย์จะไม่เกิดขึ้นอีกต่อไป