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施密特触发器电路及工作原理详解
2024-08-13  浏览:56

什么叫触发器

施密特触发电路( 简称)是一种波形整形电路,当任何波形的信号进入电路时,输出在正、负饱和之间跳动,产生方波或脉波输出。不同于比较器,施密特触发电路有两个临界电压且形成一个滞后区,可以防止在滞后范围内之噪声干扰电路的正常工作。如遥控接收线路,传感器输入电路都会用到它整形。
施密特触发器
一般比较器只有一个作比较的临界电压,若输入端有噪声来回多次穿越临界电压时,输出端即受到干扰,其正负状态产生不正常转换,如图1所示。

 

 

            图1  (a)反相比较器                   (b)输入输出波形

施密特触发器如图2 所示,其输出电压经由R1 、R2 分压后送回到运算放大器的非反相输入端形成正反馈。因为正反馈会产生滞后(Hysteresis)现象,所以只要噪声的大小在两个临界电压(上临界电压及下临界电压)形成的滞后电压范围内,即可避免噪声误触发电路,如表1 所示

 

 

   图2  (a)反相斯密特触发器       (b)输入输出波形
 

表1施密特触发器的滞后特性

上临界电压VTH

下临界电压VTL

滞后宽度(电压)VH

VTL<噪声<VTH

输入端信号νI 上升到比VTH 大时,触发电路使νO 转态

输入端信号νI 下降到比VTL 小时,触发电路使νO 转态

上、下临界电压差VH =VTH -VTL

噪声在容许的滞 后宽度范围内,νO 维持稳定状态


反相施密特触发器
电路如图2 所示,运算放大器的输出电压在正、负饱和之间转换:
νO= ±Vsat 。输出电压经由R1 、R2 分压后反馈到非反相输入端:ν+= βνO
其中反馈因数=

 


νO为正饱和状态(+Vsat  )时,由正反馈得上临界电压

νO 为负饱和状态(- Vsat  )时,由正反馈得下临界电压

VTHVTL 之间的电压差为滞后电压:2R1

       图3   (a)输入、输出波形        (b)转换特性曲线


输入、输出波形及转换特性曲线如图3(b)所示。
当输入信号上升到大于上临界电压VTH 时,输出信号由正状态转变为
负状态即: νI >VTH→νo = - Vsat 

当输入信号下降到小于下临界电压VTL 时,输出信号由负状态转变为
正状态即: νI VTLνo = + Vsat 

输出信号在正、负两状态之间转变,输出波形为方波。


非反相施密特电路

                                                       图4 非反相史密特触发器

 

 

 

非反相施密特电路的输入信号与反馈信号均接至非反相输入端,如图4所示。
由重迭定理可得非反相端电压

反相输入端接地: ν- = 0,ν+ = ν- = 0 时的输入电压即为临界电压。

ν+ = 0 代入上式得

整理后得临界电压

νo 为负饱和状态时,可得上临界电压

νo为正饱和状态时,可得下临界电压,

VTH与VTL之间的电压差为滞后电压:

 


      图5 (a)计算机仿真图                     (b)转换特性曲线

 

输入、输出波形与转换特性曲线如图5所示。
当输入信号下降到小于下临界电压VTL 时,输出信号由正状态转变为
负状态:νo < VTL νo = - Vsat 

当输入信号上升到大于上临界电压VTH 时,输出信号由负状态转变为
正状态: νo VTL νo = + Vsat 

输出信号在正、负两状态之间转变,输出波形为方波。

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