施密特觸發(fā)器
基本介紹
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門(mén)電路有一個(gè)閾值電壓，當(dāng)輸入電壓從低電平上升到閾值電壓或從高電平下降到閾值電壓時(shí)電路的狀態(tài)將發(fā)生變化。施密特觸發(fā)器是一種特殊的門(mén)電路，與普通的門(mén)電路不同，施密特觸發(fā)器有兩個(gè)閾值電壓，分別稱(chēng)為正向閾值電壓和負(fù)向閾值電壓。在輸入信號(hào)從低電平上升到高電平的過(guò)程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱(chēng)為正向閾值電壓，在輸入信號(hào)從高電平下降到低電平的過(guò)程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱(chēng)為負(fù)向閾值電壓。正向閾值電壓與負(fù)向閾值電壓之差稱(chēng)為回差電壓。
它是一種閾值開(kāi)關(guān)電路，具有突變輸入——輸出特性的門(mén)電路。這種電路被設(shè)計(jì)成阻止輸入電壓出現(xiàn)微小變化（低于某一閾值）而引起的輸出電壓的改變。
利用施密特觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中的正反饋?zhàn)饔茫梢园堰呇刈兓徛闹芷谛孕盘?hào)變換為邊沿很陡的矩形脈沖信號(hào)。輸入的信號(hào)只要幅度大于vt+，即可在施密特觸發(fā)器的輸出端得到同等頻率的矩形脈沖信號(hào)。
當(dāng)輸入電壓由低向高增加，到達(dá)V+時(shí)，輸出電壓發(fā)生突變，而輸入電壓Vi由高變低，到達(dá)V-，輸出電壓發(fā)生突變，因而出現(xiàn)輸出電壓變化滯后的現(xiàn)象，可以看出對(duì)于要求一定延遲啟動(dòng)的電路，它是特別適用的.
從傳感器得到的矩形脈沖經(jīng)傳輸后往往發(fā)生波形畸變。當(dāng)傳輸線(xiàn)上的電容較大時(shí)，波形的上升沿將明顯變緩；當(dāng)傳輸線(xiàn)較長(zhǎng)，而且接受端的阻抗與傳輸線(xiàn)的阻抗不匹配時(shí)，在波形的上升沿和下降沿將產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象；當(dāng)其他脈沖信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)間的分布電容或公共電源線(xiàn)疊加到矩形脈沖信號(hào)時(shí)，信號(hào)上將出現(xiàn)附加的噪聲。無(wú)論出現(xiàn)上述的那一種情況，都可以通過(guò)用施密特反相觸發(fā)器整形而得到比較理想的矩形脈沖波形。只要施密特觸發(fā)器的vt+和vt-設(shè)置得合適，均能收到滿(mǎn)意的整形效果。
實(shí)現(xiàn)
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隧道二極管
施密特觸發(fā)器可以利用簡(jiǎn)單的隧道二極管（英語(yǔ)：tunnel diode）實(shí)現(xiàn)，這種二極管的伏安特性在第一象限中是一條“N”形曲線(xiàn)。振蕩輸入會(huì)使二極管的伏安特性從“N”形曲線(xiàn)的上升分支移動(dòng)到另一分支，然后在輸入值超越上升和下降翻轉(zhuǎn)閾值時(shí)回到起點(diǎn)。不過(guò)，這類(lèi)施密特觸發(fā)器的性能可以利用基于晶體管的元件來(lái)提升，因?yàn)榛诰w管的元件可以通過(guò)非常直接的利用正反饋來(lái)提升翻轉(zhuǎn)性能。
比較器
施密特觸發(fā)器常用接入正反饋的比較器來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于這一電路，翻轉(zhuǎn)發(fā)生在接近地的位置，遲滯量由R1與R2的阻值控制。
比較器提取了兩個(gè)輸入之差的符號(hào)。當(dāng)同相（+）輸入的電壓高于反相（-）輸入的電壓時(shí)，比較器輸出翻轉(zhuǎn)到高工作電壓+Vs；當(dāng)同相（+）輸入的電壓低于反相（-）輸入的電壓時(shí)，比較器輸出翻轉(zhuǎn)到低工作電壓-Vs。這里的反相（-）輸入是接地的，因此這里的比較器實(shí)現(xiàn)了函數(shù)符號(hào)，具有二態(tài)輸出的特性，只有高和低兩種狀態(tài)，當(dāng)同相（+）端連續(xù)輸入時(shí)總有相同的符號(hào)。
由于電阻網(wǎng)絡(luò)將施密特觸發(fā)器的輸入端（即比較器的同相（+）端）和比較器的輸出端連接起來(lái)，施密特觸發(fā)器的表現(xiàn)類(lèi)似比較器，能在不同的時(shí)刻翻轉(zhuǎn)電平，這取決于比較器的輸出是高還是低。若輸入是絕對(duì)值很大的負(fù)輸入，輸出將為低電平；若輸入是絕對(duì)值很大的正輸入，輸出將為高電平，這就實(shí)現(xiàn)了同相施密特觸發(fā)器的功能。不過(guò)對(duì)于取值處于兩個(gè)閾值之間的輸入，輸出狀態(tài)同時(shí)取決于輸入和輸出。例如，如果施密特觸發(fā)器的當(dāng)前狀態(tài)是高電平，輸出會(huì)處于正電源+Vs上。這時(shí)V+就會(huì)成為Vin和+Vs間的分壓器。在這種情況下，只有當(dāng)V+=0（接地）時(shí)，比較器才會(huì)翻轉(zhuǎn)到低電平。由電流守恒，可知此時(shí)滿(mǎn)足下列關(guān)系：
公式
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