Триггер шмитта на транзисторах. Триггер Шмитта на транзисторах: принцип работы, схемы и применение — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое триггер Шмитта и как он работает. Какие схемы триггера Шмитта на транзисторах существуют. Где применяются триггеры Шмитта в электронике. Каковы преимущества использования триггера Шмитта.

Содержание

Что такое триггер Шмитта и принцип его работы

Триггер Шмитта — это электронное устройство с двумя устойчивыми состояниями, которое переключается между ними при достижении входным сигналом определенных пороговых уровней. Основные особенности триггера Шмитта:

Имеет два порога переключения — верхний и нижний
Обладает гистерезисом — разницей между порогами переключения
Формирует на выходе прямоугольный сигнал из входного аналогового
Устойчив к помехам и шумам во входном сигнале

Принцип работы триггера Шмитта основан на положительной обратной связи, которая обеспечивает быстрое переключение между состояниями. Это позволяет формировать крутые фронты выходного сигнала даже при медленно меняющемся входном.

Схемы триггера Шмитта на транзисторах

Существует несколько вариантов схем триггера Шмитта на дискретных транзисторах:

Классическая схема на двух биполярных транзисторах

Это базовая схема триггера Шмитта, содержащая два транзистора, соединенных перекрестными связями:

VT1 — входной транзистор
VT2 — выходной транзистор
R1-R3 — резистивный делитель для задания порогов
R4 — коллекторная нагрузка VT2
R5 — общий эмиттерный резистор

Верхний и нижний пороги переключения задаются соотношением резисторов делителя. Гистерезис обеспечивается положительной обратной связью через R5.

Схема с эмиттерным повторителем

В эту схему добавлен эмиттерный повторитель на третьем транзисторе:

Повышает входное сопротивление схемы
Уменьшает влияние нагрузки на пороги срабатывания
Позволяет независимо регулировать пороги и гистерезис

Схема на полевых транзисторах

Вариант схемы триггера Шмитта на полевых транзисторах:

Имеет очень высокое входное сопротивление
Потребляет меньший ток
Проще в настройке порогов срабатывания

Применение триггеров Шмитта в электронике

Триггеры Шмитта широко используются в различных электронных устройствах:

Формирователи импульсов

Триггер Шмитта преобразует входной сигнал произвольной формы в прямоугольные импульсы с крутыми фронтами. Это позволяет:

Восстанавливать форму искаженных цифровых сигналов
Формировать тактовые импульсы из синусоидального сигнала
Преобразовывать аналоговый сигнал в цифровой

Устройства защиты от дребезга контактов

Гистерезис триггера Шмитта позволяет устранить многократные переключения при замыкании/размыкании механических контактов. Это важно для:

Кнопок и переключателей в цифровых схемах
Датчиков положения и концевых выключателей
Электромеханических реле

Компараторы с гистерезисом

Триггер Шмитта используется для сравнения сигналов с заданным порогом срабатывания:

В измерительных приборах
В системах автоматического регулирования
В устройствах защиты от перегрузки

Преимущества использования триггера Шмитта

Основные достоинства триггера Шмитта по сравнению с обычными пороговыми устройствами:

Повышенная помехоустойчивость за счет гистерезиса
Формирование сигнала с крутыми фронтами
Возможность задания произвольных порогов срабатывания
Высокое быстродействие переключения
Простота реализации на дискретных компонентах

Эти свойства делают триггер Шмитта незаменимым элементом во многих аналоговых и цифровых электронных устройствах.

Расчет параметров триггера Шмитта

При проектировании триггера Шмитта важно правильно рассчитать его основные параметры:

Пороги срабатывания

Верхний (U

вп) и нижний (U_нп) пороги срабатывания определяются резистивным делителем:

U_вп = U_пит * R2 / (R1 + R2)
U_нп = U_пит * R2 / (R1 + R2 + R3)

Где U_пит — напряжение питания схемы.

Гистерезис

Гистерезис (ΔU) — разница между порогами срабатывания:

ΔU = U_вп — U_нп

Обычно выбирается в пределах 10-20% от U_пит.

Время переключения

Зависит от параметров транзисторов и может быть оценено как:

t_пер ≈ 2.2 * R_к * C_к

Где R_к — сопротивление коллекторной нагрузки, C_к — емкость коллекторного перехода.

Варианты построения генераторов на основе триггера Шмитта

Триггер Шмитта можно легко превратить в генератор импульсов, добавив цепь обратной связи:

RC-генератор

Простейший вариант — подключение RC-цепи между выходом и входом триггера:

Частота генерации f ≈ 1 / (2.2 * R * C)

Скважность около 2
Диапазон частот — от долей Гц до сотен кГц

Генератор на времязадающем конденсаторе

Более стабильный вариант с отдельным времязадающим конденсатором:

Частота f ≈ 1 / (0.7 * R * C)
Скважность регулируется отдельно
Меньше зависимость от параметров транзисторов

Генератор на операционном усилителе

Использование ОУ в качестве компаратора позволяет получить:

Более точную установку частоты
Независимую регулировку частоты и скважности
Возможность управления напряжением

Такие генераторы на основе триггера Шмитта отличаются простотой и надежностью работы.

Триггер Шмитта на транзисторах | HomeElectronics

Всем доброго времени суток. В прошлой статье я рассказывал о симметричных триггерах – RS- и T-триггерах. Сегодняшняя моя статья познакомит вас с ещё одной разновидностью триггеров – несимметричный триггер, который имеет более известное название – триггер Шмитта.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

О триггерах Шмитта в интегральном исполнении я уже рассказывал в одной из предыдущих статей. Давайте вспомним чем, прежде всего, характеризуется данный тип триггера. Как мы помним из предыдущей статьи триггеры характеризуются несколькими устойчивыми состояниями. Так вот в триггере Шмитта переход из одного устойчивого состояния в другое осуществляется только при определённых значениях входного напряжения, которые называются уровнями срабатывания триггера или просто пороговыми уровнями. Таким образом, можно сказать, что несимметричный триггер имеет гистерезисный характер передаточной характеристики.

Передаточная характеристика триггера Шмитта.

Принцип работы триггера Шмитта

В идеальном случае передаточная характеристика триггера Шмитта имеет вид изображённый на рисунке выше. В случае если входное напряжение триггера не превышает напряжение срабатывания U₁ (U_ВХ < U₁), то триггер находится в одном из устойчивых состояний, а напряжение на выходе находится на уровне Е₀ (U_ВЫХ = Е₀). Когда же напряжение на входе превысит порог срабатывания (U_BX > U₁), то триггер моментально перейдёт в другое устойчивое состояние и напряжение на выходе станет равным рабочему напряжению триггера Е₁ (U_ВЫХ = Е₁). После этого напряжение на входе может изменяться в некоторых пределах, но на выходе останется постоянным и равным рабочему напряжению Е₁.

Чтобы вернуть триггер Шмитта в исходное состояние, необходимо, чтобы напряжение на входе уменьшилось до некоторого уровня, называемого порогом отпускания триггера. Как только напряжение на входе уменьшится до некоторого уровня напряжения U₂ (U_ВХ < U₂), то триггер скачкообразно перейдёт в исходное состояние, при котором напряжение на выходе будет равным Е₀ (U_ВЫХ = Е₀).

Величины напряжений пороговых уровней срабатывания и отпускания триггера полностью определяются элементами электронной схемы данного типа триггера.

Как правило, в настоящее время триггеры Шмитта изготавливаются в интегральном исполнении, параметры которого удовлетворяют в большинстве случаев. Но в некоторых случаях имеет место изготовление данного типа триггеров и в дискретном исполнении, например, в экспериментальной или высоковольтной отраслях. Давайте рассмотрим схему триггера Шмитта в дискретном исполнении на транзисторах.

Схема триггера Шмитта на транзисторах и принцип её работы

Схема триггера Шмитта представлена на изображении ниже. Триггер Шмитта или несимметричный триггер имеет схожую структуру с симметричным триггером, отличие между ними заключается в том, что одна из коллекторно-базовой цепи симметричного триггера заменена на общую эмиттерную связь. В результате коллектор транзистора VT2 не связан с базовой цепью VT1 и нагрузка, подключённая к коллектору VT2, мало влияет на работу триггера.

Схема триггера Шмитта на биполярных транзисторах.

В общем случае несимметричный триггер или триггер Шмитта состоит из следующих элементов: транзисторы VT1 и VT2, имеющие гальваническую связь между собой и через резистор R5 присоединены к общей шине питания; резисторы R1 и R2, обеспечивающие режим работы транзистора VT1 и исходное состояние схемы в целом; резисторы R3 и R7, являющиеся коллекторными нагрузками транзисторов VT1 и VT2 соответственно; резисторы R4 и R6, которые образуют делитель напряжения, тем самым определяя необходимые пороги срабатывания триггера; конденсатор C1, служащий для ускорения переключения триггера.

Временные диаграммы входных и выходных напряжений триггера Шмитта (несимметричный триггер).

Рассмотрим принцип работы триггера Шмитта по его временным диаграммам изображенным выше. При подключении источника питания к триггеру, он переходит в исходное состояние, при котором транзистор VT1 закрыт, а транзистор VT2 открыт. В этом случае на выходе триггера присутствует некоторое напряжение Uэ, которое зависит от элементов обвязки транзистора VT2

В случае, когда входное напряжение превысит порог срабатывания, транзистор VT1 откроется, а VT2 соответственно закроется и напряжение на выходе триггера резко возрастёт до значения примерно равному напряжению источника питания.

Как я уже писал выше, триггер Шмитта имеет два уровня напряжения (пороги срабатывания), разность между которыми называется шириной петли гистерезиса. Ширина петли гистерезиса зависит от величины резистора, а порог срабатывания триггера от соотношения делителя напряжения, который образуется резисторами R4 и R6. Вследствие чего большой проблемой является отдельная регулировка, как ширины петли гистерезиса, так и порогов срабатывания триггера.

Триггер Шмитта с независимой регулировкой гистерезиса и уровней срабатывания

Для осуществления независимой регулировки параметров триггера Шмитта между транзисторами VT1 и VT2 включается буферный элемент (очень часто эмиттерный повторитель). В результате этого уменьшается влияние резистора R3 на делитель напряжения R4R6, а также повышается чувствительность схемы в целом.

Схема триггера Шмитта с буферным элементом.

Расчёт триггера Шмитта

Исходные данные: амплитуда импульсов U_m = 10 В, максимальный выходной ток триггера I_m = 10 мА, напряжение срабатывания триггера U₁ = 5 В, напряжение отпускания триггера U₂ = 3 В, частота следования импульсов f_m = 5 МГц, длительность фронта и среза импульсов t_f = t_s ≤ 10 нс.

Определение напряжения источника питания
Выбор транзистора. Транзистор должен соответствовать следующим условиямДанным параметрам соответствует транзистор КТ315Д со следующими характеристиками:
Определяем сопротивление коллекторных резисторов R3 и R7 транзистора VT1 и VT2.
Вычисляем сопротивление резистора R5 в эмиттерных цепях транзисторов.
Находим сопротивления резисторов R4 и R6. Для этого введём коэффициент пропорциональности λ, между резисторами.
Сопротивление резистора R4 вычислим по следующей формуле
Тогда сопротивление резистора R6 будет равно
Определяем сопротивление резисторов R2.
Определяем сопротивление резистора R1.
Вычисляем значение ёмкости ускоряющего конденсатора С1.

Выполненный расчёт является предварительным, так как из-за разброса параметров элементов схемы возможны некоторые отклонения от заданных условий схемы. После выбора номиналов элементов необходимо провести прямой проверочный расчёт пороговых уровней напряжения U₁ и U₂ по следующим формулам

Прямой проверочный расчёт важен, в случае если ширина петли гистерезиса (U₂ – U₁) находится в пределах нескольких долей вольта.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

Что такое триггер Шмидта. Схемы триггера Шмитта

Что такое триггер Шмитта

Слово trigger, в переводе на русский, значит, спусковой крючок. Функциональность устройства заключается в быстром переходе из одного устойчивого состояния в другое под внешним воздействием.

Большинство подобных устройств имеют заданное одинаковое значение для нарастающего сигнала. Для быстрорастущих сигналов – это не проблема. Но для сигналов, которые имеют очень медленное нарастание (шумовые, например) – колебания назад и вперед из положения off в on и обратно могут вывести из строя прибор. Триггеры Шмитта применимы для медленно изменяющихся сигналов или шума.

Это решение для случаев, когда сигнал на входе колеблется вокруг заданной точки. Схема для получения петли гистерезиса – это значит, что есть два набора точек, одни на низкой стороне, другие на высокой. Допустим, что на стороне низкого заданное значение составляет 2,0 В, а на стороне высокого – 1,5 В. Как только нарастающий входной сигнал (шум) попадает в точку 2.0 В, триггер переключит выход на 1. И сигнал на выходе останется на 1 до тех пор, пока входной сигнал не упадёт обратно до 1,5 В. В зоне от 1,5 и 2.0 В сигнал не переключается.

Самым простым примером применения триггера Шмитта является однополюсный двухпозиционный тумблер.

Перемещением рычага вправо соединяются выступы в центре. Цифровые схемы работают на 1 и 0 (вкл. и выкл.) Серединных значений при этом нет.

Схемы триггеров Шмитта

Существует много схем триггеров Шмитта, в которых необходимо включение элементов, имеющих фиксированные пороги на входе. Можно применять дискретные транзисторы, а также операционный усилитель (ОУ) с дополнительными компонентами, способствующими созданию петли гистерезиса.

На схеме изображено как устройство формирует импульс правильной конфигурации, при произвольном входном сигнале. Подобная схема применяется для преобразования медленно изменяющихся сигналов в импульсы с чётко очерченными краями. Это выполняется и на нескольких устройствах, и на одном ОУ.

Схема триггера Шмитта на транзисторах

Для несимметричного триггера Шмитта характерно несколько устойчивых состояний, когда переход из одного в другое происходит лишь при пороговых уровнях. Поэтому для такого триггера Шмитта характерна гистерезисная передаточная характеристика. В нижеприведённой схеме использованы биполярные транзисторы.

На данном чертеже показано, что триггер Шмитта включает в себя транзисторы VT1 и VT2, гальванически связанные между собой посредством резистора R5. Все элементы имеют общую питающую шину. R1 и R2 обеспечивают рабочий режим транзистора VT1. Организован делитель напряжения (два резистора). Конденсатор C1 служит для ускоренного переключения. Временные диаграммы входных и выходных напряжений устройства показаны на рисунке.

При подаче питания к устройству, он переходит в исходное состояние, когда транзистор VT1 закрыт, а VT2 открыт. В таком состоянии на выход устройства поступает некоторое напряжение Uэ, зависящее от элементов обвязки VT2. Имеются два порога срабатывания в триггере Шмитта (эта разность между напряжениями называется шириной петли гистерезиса).

Триггер Шмитта на логике

Это устройство особенное, потому что имеет по одному аналоговому входу и цифровому выходу. Самая простая схема триггера Шмитта основана на цифровых логических элементах, то есть последовательно включенных двух инверторах. Посредством резистивной обратной связи цифровой сигнал на выходе меняет входное напряжение переключения. Скорости нарастания сигнала на выходе и входе не зависят друг от друга, являясь для данной схемы постоянной величиной (зависящей от быстродействия логических вентилей). Схема триггера Шмитта, построенная на двух инверторах, изображена ниже.

Добавлена обратная связь, обеспеченная двумя резисторами, способствует быстрому изменению напряжения на выходе схемы при пересечении сигналом порогового напряжения. Соотношение между резисторами влияет на глубину этой связи. Тот факт, что часть сигнала с выхода схемы поступает на вход, приводит к тому, что вместо одного порога у схемы получается два. Один из них назван порогом срабатывания схемы (когда на выходе устройства формируется уровень «1»). Второй порог назван порогом отпускания (когда на выходе схемы формируется уровень «0»). Наличие двух порогов дало триггеру Шмитта второе название — схема с гистерезисом. Положительная обратная связь используется для того, чтобы установить лимит для достижения точки насыщения на выходе и, таким образом, можно изменить синусоидальное напряжение в цифровое.

Как определить низкие и высокие пороговые уровни на входе схемы? Логика определения этих пороговых уровней следующая. Необходимо выбрать верхний порог, который ниже минимального высокого уровня сигнала. Другими словами, это тот уровень, когда входной сигнал будет превышать каждый импульс на выходе. Аналогичным образом выбирается нижний порог, который соответственно выше низкого уровня сигнала. Разница между верхним и нижним уровнем является гистерезис. Чем больше гистерезис, тем больше будет восприимчивость схемы к шуму. Также необходимо учесть влияние времени.

На изображении хорошо видны два порога там, где на вход устройства подаётся синусоидальное напряжение.

Генератор на триггере Шмитта

Для построения генераторов применяются инверторы. Посему для обеспечения устойчивых сигнальных волн нужно вывести элемент на участок между «0» и «1». Далее, требуется обеспечить положительную обратную связь посредством конденсаторов.

Ниже изображена схема простейшего генератора импульсов.

Инвертор генерирует сигнал, который заряжает и разряжает конденсатор. Это работает, потому что на выходе инверторов «0» или «1» (низкие или высокие пороговые значения). Представим, что мы смотрим на цепи в какой-то случайный момент времени. По своей природе, триггера Шмитта на выходе инвертора или 0 В или 5 В (или переход между ними, который мы можем игнорировать). Если на выходе 0 В, а на выходе конденсатора выше, чем на выходе инвертора, конденсатор будет разряжаться через резистор до падения порогового напряжения триггера Шмитта. Конденсатор разряжается до тех пор, пока на входе инвертора сигнал достаточно низкий. При пересечении порогового значения, цикл начнётся заново.

Ключ, который делает эту работу на «гистерезис» в триггер Шмитта. В основном это означает, что точка поездки инвертора зависит оттого, что мы идем от высокого напряжения или низкого напряжения.

Заключение

Достоинство схем заключается в том, что входное напряжение меняется незначительно, когда выходное изменяется резко к высокому или низкому пороговому значению. Процесс проводится благодаря устройству обратной связи и делителя напряжения.

В чём польза триггера Шмитта? Они весьма востребованы тогда, где на входе присутствуют шумы. Применяется для преобразования входного сигнала в прямоугольные, пренебрегая высокочастотными помехами. Такая входная цепь осуществляет гистерезис, эффективно фильтрующий различные типы шумов. Использование устройства будет гарантировать, что на входе цифрового устройства всегда будет либо «один» или «ноль» и ничего между ними.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Поделиться ссылкой:

Триггер Шмитта на транзисторах | joyta.ru

Триггер Шмитта на транзисторах, так же как и триггер Шмитта на ОУ, является системой двух устойчивых состояний, переход которого из одного состояния в другое связан с амплитудой запускающего импульса.

Подобные триггеры широко используются, в вычислительной технике и всевозможных промышленных приборах, где нужно менять форму сигнала, преобразовывать прямоугольные импульсы из синусоиды колебаний и регистрировать завышение сигнала определенного порога. Стандартная схема триггера Шмитта на двух биполярных транзисторах n-p-n приводится ниже.

Для правильного уяснения работы триггера Шмитта сперва допустим, что на входе транзистора VT1 нет сигнала. Сопротивления R1, R2 и R3, подключены к минусу и плюсу питания, и создают своеобразный делитель напряжения. По отношению к эмиттеру транзистора VT2, падение напряжения на сопротивлении R3 окажется положительным, по причине этого данный транзистор будет открыт.

От источника питания на коллектор транзистора VT2 через резистор R4 идет положительный потенциал. Когда транзистор открыт, ток эмиттера, протекающий через R4, создает на нем падение напряжения. Сквозь вторичную обмотку трансформатора Тр1, имеющего малое сопротивление, потенциал на резисторе R5 оказывается между базой и эмиттером VT1 и формирует обратное смещение на переходе Б-Э. В связи с этим VT1 закрыт. Данное устойчивое состояние схемы Шмитта является одним из двух вероятных состояний.

Вследствие падения напряжения на R4 по причине протекания через него тока, потенциал коллектора VT2 будет намного ниже напряжения питания. При поступлении на вход сигнала, он не окажет никакого воздействия на устойчивость триггера Шмитта, если его амплитуда будет меньше напряжения смещения между эмиттером и базой транзистора VT1, идущего с сопротивления R5.

В том случае если входной сигнал будет по амплитуде больше этого смещения, то произойдет открытие VT1. Из-за снижения потенциала на коллекторе VT1 снижается смещение на базе VT2, и в итоге его эмиттерный ток также снизится.

Из-за этого снизится падение напряжения на сопротивлении R5, а смещение на базе VT1 увеличится и инициирует последующий рост тока через VT1. Падение напряжения на R1 также значительно повысится, что в свою очередь уменьшит смещение на базе VT2 и снизит падения напряжения на R5. Этот алгоритм будет длиться до тех пор, пока VT1 до конца не откроется, а транзистор VT2, не закроется.

Как только ток коллектора VT2 достигнет нуля и на сопротивлении R4 начнет падать напряжение, потенциал же на его коллекторе станет увеличиваться, который пройдя через конденсатор С2 становится выходным сигналом.

Величина и форма сигнала на выходе триггера Шмитта находятся в прямой зависимости от постоянной времени (R4+Rн)C2 и сопротивления нагрузки Rн. Устойчивое положение, которое отвечает закрытому транзистору VT2 и открытому VT1, является вторым состоянием триггера Шмитта, и оно длится, пока есть входной сигнал. И как только входной сигнал пропадет, триггер Шмитта переходит в первоначальное состояние.

Если постоянная времени (R4+Rн)С2 существенно превышает продолжительность входного сигнала, то амплитуда сигнала на выходе триггера Шмитта практически оказывается стабильной, без изменений.

Источник: «200 избранных схем электроники», Мэндел М.

мир электроники — Триггер Шмитта

Электронные устройства

материалы в категории

Триггер Шмитта (говорить Шмидта и Шмита не корректно)- это особый вид триггера который так же имеет два устойчивых состояния (логический ноль или логическая единица), но работает несколько иначе- переключение триггера Шмитта происходит лишь при определенной амплитуде входного сигнала и удержание триггера в устойчивом состоянии возможно лишь пока уровень входного сигнала выше порога срабатывания триггера.

В общем триггер Шмитта это некое пороговое устройство: когда сигнал на входе достиг порогового значения он открывается и будет держаться в открытом состоянии пока уровень входного сигнала не упадет ниже порога срабатывания.

Область применения триггеров Шмитта:
1. Преобразование аналогового сигнала в цифровой. В случаях когда требуется получить из аналогового сигнала прямоугольные импульсы/
2. В качестве дискриминаторов- когда необходимо отделить сигналы с разной амплитудой. Используется несколько триггеров Шмитта с разным порогом срабатывания.
3. В качестве компаратора- сравнивающего устройства.

Триггер Шмитта на транзисторах

А теперь давайте рассмотрим как работает триггер Шмита на транзисторах.
Схема триггера Шмитта на транзисторах на рисунке ниже:

При нулевом напряжении на входе транзистор T1 заперт а транзистор T2, наоборот- в открытом состоянии (на его базе присутствует напряжение смещения через резисторы Rc1, R1 и R2. Напряжение на выходе Vout будет практически уравновешено между питающими потенциалами и будет соответствовать логическому «нулю»

Если на вход Vin начать подавать аналоговый сигнал то по достижении порога открытия транзистора T1(а этот порог можно менять базовым смещением, которое на рисунке не указано) он начнет открываться, забирая тем самым ток с базы транзистора T2.
Транзистор T2 начнет запираться и следовательно будет уменьшаться и напряжение на резисторе Re, что приведет к увеличению скорости отпирания транзистора T1.
Таким образом переключение транзисторов в триггере произойдет практически мгновенно, транзистор T2 закроется и на выходе Vout будет присутствовать логическая «единица».

При падении сигнала на входе Vin все произойдет наоборот: транзистор T1 начнет запираться, ток базы транзистора T2 начнет увеличиваться, он будет открываться и потенциал на общем резисторе Re начнет повышаться. Увеличение этого потенциала приведет к ускорению запирания транзистора T1.

Смотрим также:
Расчет триггера Шмитта

Триггер Шмитта на транзисторе и оптроне

Опубликовал admin | Дата 4 февраля, 2014

Триггер, это устройство, имеющее два устойчивых состояния и способное под действием управляющего сигнала скачком переходить из одного устойчивого состояния в другое. Передаточная характеристика триггера представляет собой практически прямоугольную петлю гистерезиса с пороговыми уровнями напряжения, при которых происходит переключение триггера из одного устойчивого состояния в другое.

В отсутствии гистерезиса при входных медленно изменяющихся напряжениях, будет наблюдаться многократное переключение триггера (дребезг), что крайне не желательно. Гистерезис увеличивает стабильность работы триггера при напряжениях близких к пороговому. Триггер Шмитта, как нельзя лучше подходит для формирования фронтов и спадов импульсов управления мощными транзисторами.

Чем круче фронты и спады импульсов, тем меньше коммутационные потери транзистора, тем меньше рабочая температура транзистора при одинаковой коммутируемой мощности. При использовании триггера Шмитта для управления полевыми транзисторами, коммутирующими нагрузку в сети переменного тока 220В, последний не плохо бы гальванически развязать от блока управления, что повысит электробезопастность устройства.

Для этого первый транзистор в схеме триггера Шмитта заменим транзистором из оптрона (см. рис 1), например АОТ128, имеющим время нарастания и спада импульса выходного тока 5 мксек. Ниже приведены данные по времени нескольких популярных импортных оптронов. Как видим, время нарастания и спада тоже многовато.

В своем эксперименте в качестве оптрона я использовал 4N35 фирмы MOTOROLA. В качестве транзистора VT1 был выбран КТ3102Б. При указанных на схеме номиналах элементов и при напряжении питания 12В, триггер имел следующие показатели. Напряжение логического нуля на выходе триггера, это когда ток через светодиод оптрона отсутствует, составляет 1,3В. Напряжение логической единицы — через светодиод оптрона течет ток — 11,9В. В моем случае триггер срабатывает при входном токе через светодиод 11мА. Но, конечно, этот ток надо выбирать больше. У меня он был выбран около 20 мА, притом, что максимальный ток светодиода данного оптрона составляет 60 мА.

Обсудить эту статью на — форуме «Радиоэлектроника, вопросы и ответы».

Генераторы импульсов (триггер Шмитта, на КМОП-коммутаторах)

Триггеры Шмитта, или несимметричные триггеры на биполярных транзисторах с эмиттерной связью, могут быть использованы для создания простых широкодиапазонных генераторов импульсов (рис. 7.1 — 7.4). Для преобразования триггера Шмитта в генератор достаточно соединить его вход через резистор с выходом, а между входом триггера и общей шиной или шиной питания включить конденсатор [Рл 6/98-33].

Рис. 7.1

Резистивный делитель, к средней точке которого подключен эмиттер входного транзистора, и времязадающая RC-цепь, образованная дополнительными навесными элементами, и преобразующая триггер в генератор импульсов, составляют мостовую схему. В диагональ моста включен управляющий р-п переход транзистора VT1. Изначально конденсатор С1 разряжен, транзистор VT1 закрыт, VT2 — открыт. Как только напряжение на конденсаторе в процессе его заряда превысит напряжение на средней точке резистивного делителя на доли вольта, входной транзистор VT1 открывается, a VT2 — закрывается. Резистивный делитель обесточивается, времязадающий конденсатор С1 разряжается. В результате разряда конденсатора С1 транзистор VT1 вновь закрывается и открывает транзистор VT2, после чего процесс повторяется вновь и вновь.

Частоту генератора (рис. 7.1) определяет емкость конденсатора С1. Переменный резистор R5 позволяет осуществлять более чем десятикратное изменение частоты. Светодиод HL1 предназначен для визуального контроля перестройки частоты: в начале диапазона яркость свечения максимальна, в конце — минимальна. При напряжении питания 9 В генератор вырабатывает частоту 3…30 Гц. Потребляемый ток (или ток через индикатор HL1) составляет 2…20 мА.

Рис. 7.2

Генераторы импульсов (рис. 7.2, 7.3) при напряжении питания 9 В работают в области частот 0,8…10 кГц и 0,35…2,8 кГц, соответственно. Генератор (рис. 7.2) управляется изменением соотношения резистивных плеч делителя напряжения (резисторы R4 — R6, правая половина мостовой схемы). Управление режимом работы генератора (рис. 7.3) осуществляется цепочкой резисторов R2 — R4, регулирующих зарядно-разрядные процессы в левой половине мостовой схемы. Забегая наперед важно заметить что исползуя может быть выполнена как на транзисторах так и на микросхеме, далее вы в этоу убедитесь.

Частоту периодических сигналов обычно измеряют аналоговыми или цифровыми измерительными приборами. В устройстве (рис. 7.4) использован цветодинамический способ индикации частоты генерируемых колебаний. Частоту генерации можно изменять в широких пределах переключением конденсаторов С1 — С4. Потенциометр R4 обеспечивает двадцатикратное перекрытие частоты внутри диапазона. На разноцветных светодиодах HL1 (зеленый) и HL2 (красный) выполнен индикатор частоты.

Рис. 7.3

Рис. 7.4

Светодиоды установлены под общим светосуммирующим экраном. Плавное изменение частоты работы генератора вызывает перераспределение токов между светоизлучающими диодами. Соответственно, изменяется яркость свечения светодиодов и их суммарная окраска от зеленого свечения (начало диапазона) до красного (конец диапазона). Возможно применение двухцветного светодиода. Генератор перекрывает поддиапазоны частот: 0,7…14 Гц; 7…140 Гц; 70. ..1400 Гц; 0,7…14 кГц.

Для определения частоты генерации по цвету свечения используют принцип «лакмусовой бумаги»: рядом с светосумми-рующим экраном наклеивают полоску цветового спектра, в пределах которого изменяется цвет свечения индикатора. На эту полоску наносят деления, соответствующие значениям частот генерации.

К усилителям класса D относят усилители, в которых входной аналоговый сигнал преобразуется в цифровую форму, а в выходном каскаде осуществляется обратное преобразование.

Для реализации такого рода усилителей используют два способа преобразования исходного аналогового сигнала в цифровой — это широтно-импульсная (ШИМ) и частотно-импульсная модуляция (ЧИМ).

В первом случае ширина синтезированных импульсных сигналов пропорциональна амплитуде входного аналогового сигнала, во втором — изменяемой величиной является частота импульсов. В любом из вариантов усилителей на его выходе (громкоговорителе) импульсный сигнал вновь преобразуется в аналоговый.

Неоспоримым достоинством усилителей класса D является высокий КПД, порой достигающий 98…99%, столь же существенным недостатком — повышенный коэффициент нелинейных искажений, обусловленный неидеальностью процессов прямого и обратного преобразований сигналов.

На рис. 7.5 приведена схема усилителя класса D [Рл 12/99-17]. Он выполнен на основе ШИМ-управляемого мультивибратора на аналоговых ключах микросхемы DA1 типа К561КТЗ [Э 22/88-66] и компаратора DA2 типа KS54CA3. Управление шириной генерируемых импульсов осуществляется за счет изменения сопротивления канала сток — исток полевого транзистора VT1. Выходной сигнал мультивибратора поступает напрямую на инвертирующий вход компаратора DA2 и на неин-вертирующий вход через диодно-резистивную цепочку VD1, R5.

Нагрузкой усилителя является громкоговоритель ВА1 с сопротивлением 8 Ом. Параллельно громкоговорителю включен конденсатор С2 для шунтирования высокочастотных составляющих. При использовании более высокоомной нагрузки величину этой емкости следует пропорционально уменьшить.

Ток, потребляемый устройством в режиме молчания, составляет 2 мА. При наличии входного сигнала амплитудой 0,5…0,7 В потребляемый устройством ток возрастает до 50 мА (нагрузка на выходе — телефонный капсюль ТК-67, ТМ-2В) и до 110 мА (нагрузка на выходе — громкоговоритель с сопротивлением 8 Ом).

Рис. 7.5

Рис. 7.6

Настройка усилителя сводится к достижению минимальных искажений подбором резистора R2. Неиспользуемые ключи микросхемы DA1.3, DA1.4 можно применить для второго звукового канала (стереофония).

На рис. 7.6, 7.7 приведены схемы усилителей класса D, использующие иной способ преобразования [Рл 12/99-17]. С мультивибратора DA1.1, DA1.2 снимается пилообразный сигнал регулируемой ширины. Компаратор выполнен на ключе DA1.3. Сопротивление замкнутого ключа составляет десятки, сотни Ом, что намного ниже сопротивления выключ! нного ключа. Поскольку длительность пилообразного сигнала определяется амплитудой входного сигнала, длительность пряь эугольных импульсов, сформированных в цепи нагрузки, окажемся пропорциональной амплитуде входных сигналов. Среднее зна1 ение тока в нагрузке, соразмерное длительности импульсов имп /льсных сигналов, будет в итоге соответствовать входному ана/.оговому сигналу, усиленному по мощности.

Высокочастотная составляющая тока шунтируется конденсатором С2. Уровень паразитного БЧ-сигнала в цепи нагрузки можно дополнительно ослабить за счет включения последовательно с телефонным капсюлем (громкоговорителем) дросселя индуктивностью около 10 мГн. Устройство потребляет при напряжении питания 5…9 Б с нагрузкой 7… 10 мА, а без нагрузки — 0,7 мА.

Рис. 7.7

На рис. 7.7 показан вариант схемы выходного каскада усилителя на транзисторе VT3 с низкоомной нагрузкой с управлением ключом DA1.3. КПД усилителя зависит от соотношения сопротивлений нагрузки и открытого ключа. Усилитель достаточно экономичен и потребляет от источника питания ток в режиме молчания 1,1 мА, а в режиме максимальной громкости — 22 мА.

Генератор пачек импульсов — таймер (рис. 7.8) выполнен на микросхеме DA1 типа К561КТЗ: на элементах микросхемы DA1.1 и DA1.2 собран мультивибратор с регулируемым (потенциометр R3) периодом/частотой следования импульсов; на элементе DA1.4 выполнен таймер (запуск кнопкой SB1, задание экспозиции — потенциометром R6) [Рл 7/98-23]. Транзисторный коммутатор VT1, управляемый элементами DA1.3 и DA1.4 и переключателем SA1, позволяет включать и выключать нагрузку в цепи его коллектора. Ток нагрузки может доходить до 50 мА.

Рис. 7.8

Рис. 7.9

Генератор импульсов (рис. 7.9) выполнен на KTWO/7-ком-мутаторе — элементах DA1.1, DA1.2 микросхемы К561КТЗ [Рл 6/99-39]. При включении генератора оба ключевых элемента микросхемы разомкнуты. Конденсатор С2 через резистор R5 заряжается до напряжения, при котором ключ DA1.1 замыкается. На резистивный делитель R1 — R3 подается напряжение питания; конденсатор С1 заряжается через цепь из резисторов R4, R3 и часть потенциометра R2. Когда напряжение на положительной обкладке конденсатора С1 достигнет напряжения включения ключа DA1.2, произойдет разряд обоих конденсаторов, и процесс их заряда — разряда будет периодически повторяться.

Потенциометр R2 позволяет изменять величину «стартового» напряжения для заряда конденсатора С1 и, следовательно, частоту генерируемых импульсов в пределах от единиц до десятков Гц. Сопротивление нагрузки или индикатор работы генератора, например, светодиод с токоограничивающим резистором 330 Ом, подключается параллельно резисторам R1 — R3.

Устройство можно использовать в качестве генератора, управляемого напряжением. Для этого вместо напряжения питания подключается управляющее напряжение величиной от 4…5 В до 15 В. С понижением питающего напряжения частота генерируемых импульсов растет.

На неиспользуемых элементах микросхемы — DA1.3 и DA1.4 может быть собран второй генератор импульсов, например, по схеме, изображенной на рис. 7.10.

Рис. 7.10

Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год

Триггеры на транзисторах (Шмитта) и реле (на логических элементах)

Для выполнения логических операций применяют двоичную систему счисления. На ее основе функционируют автоматизированные блоки защиты сетей питания и суперкомпьютеры, выполняющие расчеты прогноза погоды. Триггер – это типовой компонент простых и сложных контрольных, управляющих, вычислительных систем. Устройства данной категории поддерживают определенное состояние (0 или 1), которое изменяется при соответствующей комбинации входных сигналов. С применением специального механизма сбрасывает «память» в исходное или неопределенное состояние.

Симметричный триггер, собранный по типовой схеме на биполярных транзисторах

В этой публикации, кроме разновидностей триггеров, рассмотрено аппаратное и программное обеспечение. Примеры типовых схемотехнических решений пригодятся для создания работоспособных конструкций собственными руками.

История

Функциональный триггер можно создать из обычного реле с электромеханическим приводом. Установив нужным образом контакты управляющей цепи, обеспечивают включение силовой группы после определенной комбинации входных сигналов. Отдельной клавишей выполняют сброс.

Схема RS триггера на одном реле

Электронные аналоги были собраны в начале прошлого века из ламповых приборов. Действующие схемы впервые опубликованы российскими и английскими учеными в 1918-20 гг. Позднее стали применять полупроводниковые транзисторы. В наши дни соответствующие устройства создают с применением микроэлектронных технологий.

Определения

С учетом чрезмерного разнообразия следует уточнить применяемую терминологию. В следующем перечне приведены корректные ответы на вопрос, что такое триггер (trigger):

устройство для записи (хранения) данных, поддерживающее два равновесных состояния;
базовая ячейка памяти;
переключающий элемент с несколькими положениями сохранения устойчивости;
логический компонент, способный переходить в состояние «1» или «0» с прямым и обратным (инверсным) выходом.

Классификация

Изделия этой категории разделены на две основные группы по принципу сигналов управления. В первой – формируется заданная последовательность выходных сигналов, если установлено состояние «1». После переходе в «0» генерация прекращается. Вторая – способна переключать выходное напряжение соответствующим образом. Как правило, «1» примерно соответствует уровню источника питания.

Также триггеры различают по следующим параметрам:

синхронность рабочих циклов;
статические (динамические) способы управления;
сложность логических схем;
одно,- или двухступенчатые.

Триггеры на логических элементах и на операционном усилителе

Для реализации статических триггеров хорошо подходит схема усилителя с двумя каскадами. Связь между ними организуют прямую либо с ограничительными резисторами в соответствующих цепях.

Триггер на логических элементах

Триггер (Trigger) Шмитта

Изделия этой категории могут быть созданы с применением разной элементной базы. В данном разделе рассмотрен триггер Шмитта на транзисторах. Он управляется изменением аналогового сигнала. В зависимости от уровня напряжения, выполняется переключение состояния памяти в соответствующее положение «0» или «1».

Триггер Шмидта на транзисторах с подключенной нагрузкой

Триггер что это такое

Общие принципы запоминающих элементов представлены выше. Триггером называется устройство, способное поддерживать 2 или больше устойчивых состояния, которые меняются под воздействием входных сигналов. Фактически речь о способе хранения минимального количества информации – 1 бит.

Любой триггерный автомат состоит из двух основных блоков. Первый – предназначен для сравнения или другого вида обработки входных сигналов. Второй – обеспечивает хранение данных и отображение состояния соответствующими выходными сигналами:

«1» – высокий уровень, прямой, Q;
«0» – низкое напряжение, обратный (инверторный), /Q.

Как правило, между функциональными блоками организована обратная связь. Входные сигналы также делят на группы:

информационные – R, T, S;
управляющие – V, C.

К сведению. Рабочие циклы описывают в табличной форме, которая наглядно показывает состояние памяти при разных комбинациях входных сигналов.
Типы триггеров
В следующих разделах представлены принципы функционирования стандартных устройств. Они могут работать автономно либо в различных комбинациях. Сочетания триггеров в электронике применяют для построения сложных логических схем.
Что такое trigger RS типа
Эти элементы делят на группы по способам управления. Для удобства здесь и далее пояснения сделаны с помощью логических компонентов. При необходимости можно собрать аналогичный триггер на реле или транзисторах.
RS-триггер асинхронный
Работоспособную схему можно собрать из двух типовых элементов «И-НЕ».

Схемотехника, таблица состояний, графики сигналов
RS-триггер синхронный
В этой схеме при подаче «1» на С устройство обеспечивает режим «прозрачности». Изменения на входах R и S с минимальной внутренней задержкой отображаются в промежуточных точках /R и /S. После установки управляющего сигнала «0» включается хранение данных.

Переключение состояний происходит только при наличии управляющего (тактового) сигнала
D-триггеры
Устройства этой категории отличаются временной задержкой рабочего цикла.
D-триггер синхронный
На графиках работы видно, что изменение выходного сигнала происходит только при наличии «1» на входе С. Данные сохраняются в неизменном состоянии до поступления следующего импульса синхронизации. В этом цикле обеспечивается беспрепятственная проводимость данных.

Эти устройства имеют отдельный вход для информационных сигналов
D-триггер двухступенчатый
Как и в предыдущем примере, здесь используется один канал поступления данных – D. На схеме показано, как создано более сложное устройство из двух одноступенчатых блоков.

Двухступенчатая «защелка» с управлением синхроимпульсом
T-триггеры
Эти устройства выполняют функции элементарных счетчиков.
Т-триггер асинхронный

Реализация счетчика на элементах «И-НЕ»
T-триггер синхронный
Такие устройства подходят для двукратного уменьшения частоты. На картинке показаны счетчики, собранные на базе триггеров RS и D типа.

Один выходной сигнал формируется на каждые два синхроимпульса
JK-триггер
Рабочие циклы этого устройства аналогичны рассмотренному выше триггеру типа RS. Главное отличие – изменение выходного сигнала на противоположное значение (инверсия) выходного сигнала после подачи «1» на K и J одновременно. Следует подчеркнуть отсутствие запрещенных комбинаций в информационных каналах.

Схема, собранная на элементах «И-НЕ»
Синхронные и асинхронные триггеры
Эти группы созданы по принципу зависимости состояний выхода от синхроимпульсов.
Асинхронные триггеры
Изделия данного типа изменяют состояние хранящейся информации после поступления соответствующих данных на вход. Незначительная задержка объясняется временем прохождения сигнала по цепи переключающих элементов схемы.
Синхронные триггеры с динамическим тактированием
В этой группе представлены изделия, управляемые синхроимпульсами. Переключение состояния выполняется по переднему или заднему фронту. При отсутствии активности на C данные сохраняются в неизменном состоянии, вне зависимости от поступления новой информации.
Троичные триггеры

Троичный триггер на транзисторах
Четверичные триггеры
По аналогии с предыдущим примером выполняют расчет более сложных схем.

Из двухтактных D-триггеров можно создать регистры сдвига с четырьмя и большим количеством разрядов
Триггеры с любым числом устойчивых состояний
Для улучшения количественных показателей при обработке информации применяют не только механическое увеличение числа логических элементов. Также используют различные комбинации управляющих сигналов.
Физические реализации триггеров
Базовый элемент создают из полупроводниковых приборов, используя современные технологические процессы для миниатюризации функциональных изделий.

Логический элемент на МОП транзисторах
Триггеры с тиристорами
Для повышения мощности подключаемой нагрузки можно собрать триггер с применением тиристоров. К управляющему электроду присоединяют вход S, к затвору – R. Для поддержания постоянного напряжения на аноде подойдет транзистор, включенный в соответствующую цепь.
Триггеры на релейно-контакторной базе
Несмотря на общие тенденции миниатюризации, вполне допустимо создать функциональный триггер из реле. Подобные решения, в частности, применяют для защиты цепей питания при включении мощных электроприводов.
Преимущества применения триггерных схем логики
Выяснив, что значит триггер, несложно использовать полученные знания для решения практических задач. С помощью логических элементов:
автоматизируют работу систем освещения;
обеспечивают безопасное подключение станков и других мощных нагрузок;
предотвращают опасные режимы с использованием сигналов от внешних датчиков.
Для создания качественного устройства на основе триггеров рекомендуется в комплексе использовать представленную информацию. Следует учесть условия реальной эксплуатации, чтобы выбрать подходящие функциональные компоненты конструкции.
Видео
Транзисторный триггер Шмитта — HowToMechatronics
В предыдущем руководстве мы объяснили, что такое триггер Шмитта и как он работает с использованием операционных усилителей. Теперь в этом руководстве мы объясним триггер Шмитта на основе транзистора.

Триггер Шмитта — это тип логического входа, который обеспечивает гистерезис или два разных уровня порогового напряжения для нарастающего и спадающего фронта. Это полезно, поскольку позволяет избежать ошибок, когда у нас есть зашумленные входные сигналы, из которых мы хотим получить прямоугольные сигналы.Схема транзисторного тригера Шмитта содержит два транзистора и пять резисторов. Для лучшего объяснения я присвою значения компонентам, а позже проведу демонстрацию и построю эту схему на прототипной плате, чтобы увидеть, как она действительно работает.

Начнем так. Предположим, что на входе Vin установлено 0 В. Это означает, что транзистор T1 отключен и не проводит ток. С другой стороны, транзистор T2 является проводящим, потому что у нас напряжение около 1.98 В в узле B, так как мы можем рассматривать эту часть схемы как делитель напряжения и рассчитывать напряжение, используя эти выражения.

Таким образом, поскольку транзистор T2 проводит, выходное напряжение будет низким, а напряжение на эмиттере будет примерно на 0,7 В ниже, чем напряжение на базе транзистора, или это примерно 1,28 В.

Эмиттер транзистора T1 соединен с эмиттером транзистора T2, поэтому они находятся на одном уровне напряжения 1.28 В, что означает, что транзистор T1 включится, когда напряжение Vin на его базе будет на 0,7 В выше этого значения 1,28 В или примерно 1,98 В.
Итак, когда мы увеличиваем вход Vin и пересекаем это значение 1,98 транзистор Т1 начнет проводить. Это вызовет падение напряжения на базе транзистора T2 и отключит транзистор. Поскольку транзистор T2 больше не проводит, выходное напряжение станет высоким.

Затем напряжение Vin на базе транзистора T1 начнет снижаться, и он выключит транзистор, когда напряжение базы станет равным 0.На 7 В выше напряжения его эмиттера. Это произойдет, когда ток в эмиттере упадет до точки, когда транзистор перейдет в активный прямой режим. В этом режиме напряжение на коллекторе будет увеличиваться, что также приведет к увеличению напряжения на базе транзистора Т2. Это вызовет протекание небольшого количества тока через транзистор T2, что приведет к дальнейшему падению напряжения на эмиттерах и вызовет выключение транзистора T1. В нашем случае вход Vin должен упасть примерно до 1.3 В для выключения транзистора Т1.
Вот и все. Теперь цикл повторяется снова и снова. Итак, у нас есть два порога: высокий порог около 1,9 В и низкий порог примерно 1,3 В.

На прототипной плате есть демонстрация этой схемы, которую можно найти в конце прикрепленного выше видео. .
.
Работа с IC555, транзисторами и приложениями
По сути, триггер Шмитта представляет собой мультивибратор с двумя стабильными состояниями, и выход остается в одном из устойчивых состояний до дальнейшего уведомления. Переход от одного стабильного состояния к другому происходит примерно по мере активации входного сигнала. Для работы мультивибратора необходим усилитель с положительной обратной связью с коэффициентом усиления контура выше единицы. Эта схема часто используется для изменения прямоугольных сигналов путем постепенного изменения границ в сторону острых краев, используемых в цифровых схемах, а также для устранения дребезга переключателя.В этой статье обсуждается , что триггер Шмитта , Триггер Шмитта работает с принципиальной схемой с рабочими и приложениями.
Что такое триггер Шмитта?
Триггер Шмитта можно определить как регенеративный компаратор. Он использует положительную обратную связь и преобразует синусоидальный входной сигнал в выходной сигнал прямоугольной формы. Выходной сигнал триггера Шмитта колеблется при верхнем и нижнем пороговых напряжениях, которые являются опорными напряжениями входной формы волны. Это бистабильная схема, в которой выходной сигнал колеблется между двумя установившимися уровнями напряжения (высоким и низким), когда входной сигнал достигает определенных расчетных пороговых уровней напряжения.

Схема триггера Шмитта
Они подразделяются на два типа, а именно инвертирующий триггер Шмитта и неинвертирующий триггер Шмитта . Инвертирующий триггер Шмитта можно определить как элемент выхода, подключенный к положительной клемме операционного усилителя. Точно так же неинвертирующий усилитель может быть определен как входной сигнал, подаваемый на отрицательный вывод операционного усилителя.
Что такое UTP и LTP?
UTP и LTP в триггере Шмитта с использованием операционного усилителя 741 — не что иное, как UTP обозначает верхнюю точку запуска , тогда как LTP обозначает нижнюю точку запуска .Гистерезис можно определить как когда входной сигнал выше определенного выбранного порога (UTP), выход низкий. Когда входной сигнал ниже порога (LTP), выход высокий; когда вход находится между двумя, выход сохраняет свое текущее значение. Это двойное пороговое действие называется гистерезисом.
Верхняя и нижняя триггерные точки
В Гистерезис = UTP-LTP в нашем примере
Верхняя пороговая (триггерная) точка, нижняя пороговая (триггерная) точки — это точки, в которых сравнивается входной сигнал.Значения UTP и

LTP для вышеуказанной схемы включают следующие
UTP = + V * R2 / (R1 + R2)
LTP = -V * R2 / (R1 + R2)
При сравнении двух уровней на границе могут наблюдаться колебания (или скачки). Наличие гистерезиса предотвращает эту проблему колебаний. Компаратор всегда сравнивает с фиксированным опорным напряжением (одиночным опорным напряжением), тогда как триггер Шмитта сравнивает с двумя разными напряжениями, называемыми UTP и LTP.
Значения UTP и LTP для вышеупомянутого триггера Шмитта с использованием схемы операционного усилителя 741 можно рассчитать с помощью следующих уравнений.
Мы знаем, что,
UTP = + V * R2 / (R1 + R2)
LTP = -V * R2 / (R1 + R2)
UTP = + 10V * 5𝐾 / 5𝐾 + 10𝐾 = + 3,33 В
LTP = -10V * 5𝐾 / 5𝐾 + 10𝐾 = — 3,33 В
Триггер Шмитта с использованием IC 555
Принципиальная схема триггера Шмитта с использованием IC555 показана ниже.Следующая схема может быть построена с использованием основных электронных компонентов, но IC555 является важным компонентом в этой схеме. Оба контакта микросхемы, такие как контакт 4 и контакт 8, подключены к источнику питания Vcc. Два контакта, такие как 2 и 6, закорочены, и вход взаимно подается на эти контакты с помощью конденсатора.
Триггер Шмитта с использованием 555 IC
На взаимную точку двух выводов может подаваться внешнее напряжение смещения (Vcc / 2) с использованием правила делителя напряжения , которое может быть сформировано двумя резисторами, а именно R1 и R2.Выход сохраняет свои значения, в то время как вход находится среди двух пороговых значений, которые называются гистерезисом. Эта схема может работать как элемент памяти.
Пороговые значения: 2 / 3Vcc и 1 / 3Vcc. Старший компаратор вращается при 2/3 В постоянного тока, в то время как младший компаратор вращается при подаче 1/3 В постоянного тока.
Напряжение ключа сравнивается с двумя пороговыми значениями с помощью отдельных компараторов. Триггер (FF) размещается или переставляется соответственно. В зависимости от этого выходной сигнал станет высоким или низким.
Триггер Шмитта с использованием транзисторов
Схема запуска Шмитта с использованием транзистора показана ниже. Следующая схема может быть построена из основных электронных компонентов , но два транзистора являются важными компонентами для этой схемы. 90 009 Триггер Шмитта с помощью Транзисторы
Когда входное напряжение (Vin) равно 0 В, то транзистор Т1 не будет проводить, в то время как Т2 транзистор будет проводить за счет опорного напряжения (Vref) с напряжение1.98. В узле B схему можно рассматривать как делитель напряжения для вычисления напряжения с помощью следующих выражений.
Vin = 0V, Vref = 5V
Va = (Ra + Rb / Ra + Rb + R1) * Vref
Vb = (Rb / Rb + R1 + Ra) * Vref
проводящее напряжение транзистора T2 низкое, и напряжение на выводе эмиттера транзистора будет на 0,7 В меньше, чем на выводе базы транзистора, которое будет 1,28 В.
Следовательно, когда мы увеличиваем входное напряжение, значение транзистора T1 может быть пересеклись, так что транзистор будет проводить.Это будет причиной падения напряжения на клеммах базы транзистора Т2. Когда транзистор T2 не проводит больше времени, выходное напряжение будет увеличиваться.
Впоследствии Vin (входное напряжение) на выводе базы транзистора T1 начнет отказываться, и он отключит транзистор, поскольку напряжение на выводе базы транзистора будет выше 0,7 В от его вывода эмиттера.
Это произойдет, когда ток эмиттера откажется заканчиваться там, где транзистор окажется в режиме прямого включения.Таким образом, возрастет напряжение на коллекторе, а также на клемме базы транзистора T2. Это приведет к пропусканию небольшого тока через транзистор T2, что приведет к падению напряжения на эмиттерах транзистора, а также к отключению транзистора T1. В этом случае для отключения транзистора T1 требуется падение входного напряжения на 1,3 В. Итак, наконец, два пороговых напряжения будут 1,9 В и 1,3 В.
Приложения триггера Шмитта
Триггер Шмитта использует , в том числе следующее.
Триггеры Шмитта в основном используются для преобразования синусоидальной волны на прямоугольную.
Они должны использоваться в схеме устранения дребезга переключателя для шумных или медленных требований к входу, таких как очистка или ускорение.
Обычно они используются в таких приложениях, как преобразование сигналов для удаления шума сигналов в цифровых схемах.
Они используются для реализации релаксационных генераторов для схем с обратной связью с отрицательной реакцией.
Они используются в импульсных источниках питания, а также в генераторах функций.
Таким образом, это все о теории триггеров Шмитта .Они используются в нескольких приложениях в аналоговых и цифровых числовых схемах. Гибкость TTL Schmitt ограничена его узким диапазоном питания, частичной пропускной способностью интерфейса, малым входным импедансом и нестабильными характеристиками выхода. Это может быть разработано с помощью дискретных устройств, чтобы убедиться в точном параметре, однако это осторожно и требует времени на разработку. Вот вам вопрос, каковы преимущества триггера Шмитта ?
.
Что такое триггер Шмитта | Как это работает
В этом руководстве мы узнаем, что такое триггер Шмитта и как он работает. Вы можете посмотреть следующее видео или прочитать написанную ниже статью.

Триггер Шмитта — это тип логического входа, который обеспечивает гистерезис или два разных уровня порогового напряжения для нарастающего и спадающего фронта. Это полезно, поскольку позволяет избежать ошибок, когда у нас есть зашумленные входные сигналы, из которых мы хотим получить прямоугольные сигналы.

Так, например, если у нас есть такой шумный входной сигнал, который должен иметь 2 импульса, устройство, имеющее только одну уставку или порог, может получить неправильный вход и может зарегистрировать более два импульса, как показано на этой иллюстрации. И если мы используем триггер Шмитта для одного и того же входного сигнала, мы получим правильный ввод двух импульсов из-за двух разных пороговых значений. Это основная функция триггера Шмитта — преобразовывать зашумленные прямоугольные волны, синусоидальные волны или входные сигналы с медленными фронтами в чистые прямоугольные волны.

Есть много логических ИС, которые имеют встроенные триггеры Шмитта на своих входах, но также они могут быть построены с использованием транзисторов или проще с использованием операционного усилителя или компаратора, просто добавив к нему несколько резисторов и положительную обратную связь. .

Здесь у нас есть операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к земле или нулевому напряжению, а неинвертирующий вход подключен к входу напряжения, V _IN. Таким образом, это фактически компаратор, который сравнивает неинвертирующий вход с инвертирующим входом или, в данном случае, входное напряжение V _IN с 0 В.Таким образом, когда значение V _IN ниже 0 вольт, выход компаратора будет отрицательным V _CC, а если входное напряжение выше 0 вольт, выход будет положительным V _CC.

Теперь, если мы добавим положительную обратную связь, подключив выходное напряжение к неинвертирующему входу с резистором между ними и другим резистором между V _IN и неинвертирующим входом, мы получим триггер Шмитта. Теперь выход переключится с V _CC — на V _CC +, когда напряжение на узле A перейдет через 0 вольт.

Это означает, что теперь, регулируя значения резисторов, мы можем установить, при каком значении входа V _IN произойдет переключение, используя следующие уравнения. Мы получаем эти уравнения со следующими соотношениями. Ток «i» через эту линию равен V _IN — V _A, деленному на ₁ рэндов, а также V _A — V _OUT, деленному на ₂ рэндов. Поэтому, если мы заменим V _A на ноль, поскольку нам нужно это значение для переключения, мы получим это окончательное уравнение.Например, если выходное напряжение -12 В, а вход V _IN отрицательный и возрастает, переключение с -12 В на +12 В произойдет при 6 В в соответствии с уравнением и значениями резисторов и наоборот, когда на входе V _IN высокий уровень, и переключение с +12 В на –12 В происходит при –6 В.

Чтобы получить два разных несимметричных порога, мы можем использовать эту схему инвертирующего триггера Шмитта с одним питанием. Здесь напряжение V _REF такое же, как напряжение V _CC операционного усилителя.Теперь, поскольку вход V _IN подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, когда его значения достигнут верхнего порога, выход выключится на 0 вольт, а затем, когда его значения упадут до нижнего порога, выход переключится на 5 вольт.

Вот пример того, как мы можем рассчитать пороговые значения. V _REF и V _CC будут иметь 5 вольт, а три резистора будут одинаковыми 10 кОм. Теперь нам нужно рассчитать напряжение в узле A.В первом случае, когда выходное напряжение равно 0 В, наша схема будет выглядеть так: простой делитель напряжения и значение V _A будет 1,66 В. Это означает, что вход V _IN должен быть ниже этого значения. чтобы выход включился на 5 вольт. Теперь с этими 5 вольтами на выходе схема будет выглядеть так. Значение V _A будет 3,33 В. Это означает, что вход V _IN должен подняться выше этого значения, чтобы выход отключился до 0 вольт.

Мы также можем создать триггер Шмитта, используя транзисторы. Вы можете узнать, как работает транзисторный триггер Шмитта, в моем следующем руководстве. Щелкните здесь, чтобы посетить его.
.
Триггер Шмитта
Триггер Шмитта относится к классу бистабильных мультивибраторов. В бистабиле существует две связи постоянного тока от каждого выхода к входу другого. Но в схеме триггера Шмитта существует только одна связь. Можно напомнить, что если в бистабильном эмиттерном соединении цепь обратной связи от коллектора транзистора Q ₂ к базе транзистора Q ₁ удаляется, она становится схемой триггера Шмитта.
Триггер Шмитта используется для схем формирования сигнала.Его можно использовать для генерации прямоугольной волны из входной синусоидальной волны. По сути, схема имеет два противоположных рабочих состояния, как и все другие схемы мультивибратора. Однако триггерный сигнал, как правило, представляет собой не импульсную форму волны, а медленно изменяющееся напряжение переменного тока. Триггер Шмитта чувствителен к уровню и переключает состояние выхода на двух различных уровнях триггера. Один из уровней запуска называется нижним уровнем запуска (сокращенно L.T.L), а другой — верхним уровнем запуска (сокращенно U.T.L).
Рисунок 1: Схема триггерного триггера Шмитта
На рисунке 1 показана схема триггера Шмитта, схема триггера Шмитта содержит два идентичных транзистора Q ₁ и Q ₂, соединенных через эмиттер R _E. Резисторы R ₁ и R ₂ образуют делитель напряжения между питанием и землей V _CC. Эти резисторы обеспечивают небольшое прямое смещение на базе транзистора Q ₂.
Предположим, что изначально сигнал на входе отсутствует.Затем, как только включается источник питания V _CC, транзистор Q ₂ начинает проводить. Протекание его тока через резистор R _E вызывает падение напряжения на нем. Это падение напряжения действует как обратное смещение на эмиттерном переходе транзистора Q ₁, из-за чего он отключается. В результате напряжение на его коллекторе повышается до _{В CC}. Это возрастающее напряжение подается на базу транзистора Q ₂ через резистор R ₁. Он увеличивает прямое смещение на базе транзистора Q ₂ и, следовательно, переводит его в состояние насыщения и удерживает его там. В этот момент напряжение коллектора составляет V _C1 = V _CC и V _C2 = V _{CE (sat)}, как показано на рисунке 2.
Рисунок 2: Формы сигналов на входе и коллекторе транзисторов Q1 и Q2
Теперь предположим, что сигнал переменного тока подается на вход триггера Шмитта (то есть на базу транзистора Q ₁).Когда входное напряжение увеличивается выше нуля, ничего не произойдет, пока оно не пересечет верхний уровень запуска (U.L.T). При увеличении входного напряжения выше верхнего уровня срабатывания транзистор Q ₁ становится проводящим. Точка, в которой он начинает проводить, называется верхней точкой запуска (U.T.P). Поскольку транзистор Q ₁ проводит, его напряжение на коллекторе падает ниже V _CC. Это падение связано через резистор R ₁ с базой транзистора Q ₂, что снижает его прямое смещение.Это, в свою очередь, снижает ток транзистора Q ₂ и, следовательно, падение напряжения на резисторе R _E. В результате обратное смещение транзистора Q ₁ уменьшается, и он проводит больше. Поскольку транзистор Q ₁ проводит более сильную проводимость, его коллектор еще больше уменьшается, из-за чего транзистор Q ₁ проводит почти до отсечки. Этот процесс продолжается до тех пор, пока транзистор Q ₁ не перейдет в режим насыщения, а транзистор Q ₂ не перейдет в режим отсечки.В этот момент уровни напряжения коллектора равны V _C1 = V _{CE (sat)} и V _C2 = V _CC, как показано на рисунке.
Транзистор Q ₁ будет продолжать работать до тех пор, пока входное напряжение не упадет ниже нижнего уровня срабатывания (L.T.L). Будет интересно узнать, что когда входное напряжение становится равным нижнему уровню запуска, эмиттерный базовый переход транзистора Q ₁ становится смещенным в обратном направлении. В результате его коллекторное напряжение начинает расти до V _CC.Это возрастающее напряжение увеличивает прямое смещение на транзисторе Q ₂, благодаря которому он проводит ток. Точка, в которой транзистор Q ₂ начинает проводить, называется нижней точкой запуска (L.T.P). Вскоре транзистор Q ₂ переходит в состояние насыщения, а транзистор Q ₁ отключается. Это завершает один цикл. Уровни напряжения коллектора в этот момент равны V _C1 = V _CC и V _C2 = V _{CE (sat)}. В течение отрицательного полупериода входного напряжения никаких изменений состояния не произойдет.
Из вышеприведенного обсуждения доказано, что выход триггера Шмитта представляет собой положительный импульс, ширина которого зависит от времени, в течение которого транзистор Q ₁ проводит. Время проведения устанавливается верхним и нижним триггерами.
Триггер Шмитта на операционном усилителе
На рис. 3 (а) показан триггер Шмитта на операционном усилителе. Из-за положительной обратной связи с неинвертирующим входом выход насыщается либо в положительном, либо в отрицательном направлении.Предположим, что выход положительно насыщен. Затем на неинвертирующий вход подается положительное напряжение. Это положительное напряжение называется верхней точкой срабатывания (UTP). Пока инвертирующее входное напряжение меньше UTP, выходное напряжение остается положительно насыщенным. Это означает, что рабочая точка находится где-то в верхней части графика на рисунке 3 (b).
Если мы медленно увеличим входное напряжение, мы в конечном итоге достигнем точки, где оно будет немного более положительным, чем UTP. Когда это происходит, напряжение ошибки меняет полярность, переводя операционный усилитель в состояние отрицательного насыщения.Теперь, когда выходной сигнал отрицательный, разделенное напряжение возвращает отрицательное напряжение на неинвертирующий вход. Это отрицательное напряжение называется нижней точкой срабатывания (LTP).
Выход остается в отрицательном насыщении, пока входное напряжение более отрицательное, чем LTP. Единственный способ изменить выход — уменьшить входное напряжение, пока оно не станет немного более отрицательным, чем LTP. Затем напряжение ошибки меняет полярность, и выход снова переключается на положительное насыщение.
Формулы точек срабатывания:
Рисунок 3: (a) Триггер Шмитта операционного усилителя (b) График ввода / вывода
Генерация прямоугольных волн
Одним из способов генерации прямоугольной волны является запуск триггера Шмитта сивной волной, положительный пик которой больше, чем UTP, а отрицательный пик меньше, чем LTP.
Например, на рисунке 4 (а) показан триггер Шмитта с равным резистором в разделенном напряжении. Это означает, что UTP —
.
Аналогично, LTP равен -V _sat / 2. Если V _sat равен 10 В, то UTP равен + 5V, а LTP равен -5V. Если синусоидальная волна, показанная на рисунке 4 (b), имеет положительный пик более + 5 В и отрицательный пик менее -5 В, то триггер Шмитта выдает выходной сигнал прямоугольной формы, показанный на рисунке 4 (b).
Форма входного сигнала не имеет значения.Вместо синусоиды любой периодический сигнал с достаточной амплитудой для запуска триггера Шмитта приведет к появлению прямоугольной волны на выходе, как на рисунке 4 (b).
Рис. 4. Триггер Шмитта, управляющий синусоидой, генерировал прямоугольный сигнал на выходе .