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施密特触发器

基本介绍

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  门电路有一个阈值电压,当输入电压从低电平上升到阈值电压或从高电平下降到阈值电压时电路的状态将发生变化。施密特触发器是一种特殊的门电路,与普通的门电路不同,施密特触发器有两个阈值电压,分别称为正向阈值电压和负向阈值电压。在输入信号从低电平上升到高电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为正向阈值电压,在输入信号从高电平下降到低电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为负向阈值电压。正向阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压。

  它是一种阈值开关电路,具有突变输入——输出特性的门电路。这种电路被设计成阻止输入电压出现微小变化(低于某一阈值)而引起的输出电压的改变。

  利用施密特触发器状态转换过程中的正反馈作用,可以把边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。输入的信号只要幅度大于vt+,即可在施密特触发器的输出端得到同等频率的矩形脉冲信号。

  当输入电压由低向高增加,到达V+时,输出电压发生突变,而输入电压Vi由高变低,到达V-,输出电压发生突变,因而出现输出电压变化滞后的现象,可以看出对于要求一定延迟启动的电路,它是特别适用的.

  从传感器得到的矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变。当传输线上的电容较大时,波形的上升沿将明显变缓;当传输线较长,而且接受端的阻抗与传输线的阻抗不匹配时,在波形的上升沿和下降沿将产生振荡现象;当其他脉冲信号通过导线间的分布电容或公共电源线叠加到矩形脉冲信号时,信号上将出现附加的噪声。无论出现上述的那一种情况,都可以通过用施密特反相触发器整形而得到比较理想的矩形脉冲波形。只要施密特触发器的vt+和vt-设置得合适,均能收到满意的整形效果。

  实现

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  隧道二极管

  施密特触发器可以利用简单的隧道二极管(英语:tunnel diode)实现,这种二极管的伏安特性在第一象限中是一条“N”形曲线。振荡输入会使二极管的伏安特性从“N”形曲线的上升分支移动到另一分支,然后在输入值超越上升和下降翻转阈值时回到起点。不过,这类施密特触发器的性能可以利用基于晶体管的元件来提升,因为基于晶体管的元件可以通过非常直接的利用正反馈来提升翻转性能。

  比较器

  施密特触发器常用接入正反馈的比较器来实现。对于这一电路,翻转发生在接近地的位置,迟滞量由R1与R2的阻值控制。

  比较器提取了两个输入之差的符号。当同相(+)输入的电压高于反相(-)输入的电压时,比较器输出翻转到高工作电压+Vs;当同相(+)输入的电压低于反相(-)输入的电压时,比较器输出翻转到低工作电压-Vs。这里的反相(-)输入是接地的,因此这里的比较器实现了函数符号,具有二态输出的特性,只有高和低两种状态,当同相(+)端连续输入时总有相同的符号。

  由于电阻网络将施密特触发器的输入端(即比较器的同相(+)端)和比较器的输出端连接起来,施密特触发器的表现类似比较器,能在不同的时刻翻转电平,这取决于比较器的输出是高还是低。若输入是绝对值很大的负输入,输出将为低电平;若输入是绝对值很大的正输入,输出将为高电平,这就实现了同相施密特触发器的功能。不过对于取值处于两个阈值之间的输入,输出状态同时取决于输入和输出。例如,如果施密特触发器的当前状态是高电平,输出会处于正电源+Vs上。这时V+就会成为Vin和+Vs间的分压器。在这种情况下,只有当V+=0(接地)时,比较器才会翻转到低电平。由电流守恒,可知此时满足下列关系:

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培训课程学习免费资料创建时间:2020/3/16
 
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