Schmitt Trigger: kõik, mida peate selle komponendi kohta teadma

Täna kirjeldame meie loendisse lisati veel üks uus komponent, Schmitti päästik, paljudele tundmatu, mis nüüd lakkab olemast mõistatus. Ja me kirjeldame kõike, mida peate selle kohta teadma, näiteks mis see on, milleks see on mõeldud, kuidas see elektrooniline seade töötab ja isegi siis saate selle oma projektidega integreerida ArduinoJne

Niisiis, vaatame, mida see element meie heaks teha saab...

Vajalikud eelnevad mõisted

Enne Schmitt Triggeriga alustamist on see vajalik defineerige paar mõistet see on kasulik, et paremini mõista, mis see on ja kuidas see toimib. Pean silmas järgmist:

Võrdleja: Elektroonikas on komparaator seade, mis võrdleb kahte pinget või voolu ja väljastab digitaalsignaali, mis näitab, kumb on suurem. Sellel on kaks analoogsisendi terminali ja üks binaarne digitaalväljund. Seda on oluline märkida, kuna Schmitti päästik on teatud tüüpi võrdlusseade. Lisaks koosneb see komparaator spetsiaalsest suure võimendusega diferentsiaalvõimendist.
Hüsterees: Hüsterees on omadus, mille puhul süsteemi olek sõltub selle ajaloost. Näiteks võib magnetil olla magnetväljas erinevad magnetmomendid sõltuvalt sellest, kuidas väli minevikus muutus, moodustades hüstereesikõveraid. Seda omadust täheldatakse ferromagnetilistes ja ferroelektrilistes materjalides ning loodusnähtustes, nagu kummide ja kujumälusulamite deformatsioon. Hüsterees on seotud pöördumatute muutustega, näiteks faasisiiretega, ja see on levinud looduslikes süsteemides. Miks sa peaksid seda teadma? Noh, kuna Schmitt Trigger on hüstereesiga võrdlusahel.

Mis on Schmitti päästik?

Un Schmitti päästik, mida hispaania keeles tuntakse ka kui Schmitti päästikut, on elektrooniline võrdlusahel, mis teisendab analoogsisendsignaali digitaalseks väljundsignaaliks. See teeb seda, rakendades hüstereetilise lülituspunkti genereerimiseks positiivset tagasisidet, mis tähendab, et loogilise "kõrge" ja "madala" oleku vahel lülitumise lävi on sisendsignaali tõusu ja languse puhul erinev. Selline hüstereetiline käitumine hoiab ära soovimatud kõikumised ja annab tolerantsi müra tekitavatele või väikese värinaga sisendsignaalidele.

Disain loodi esimest korda Otto H. Schmitt 1934. aastal, sellest ka selle nimi. Sellest ajast alates on seda elektroonilist komponenti laialdaselt kasutatud paljudes rakendustes, nagu näeme hiljem. Lisaks peaksite teadma, et see on tavaliselt kapseldatud integraallülitusse või kiibisse, tavaliselt DIP, ja et see koosneb tavaliselt operatsioonivõimendi (operatsioonivõimendi) Takistite kaudu positiivse tagasiside korral on takisti ahela kaudu ühendatud op-võimendi üks mitteinverteeriv (+) sisend ja üks inverteeriv (-) sisend, samuti on lisatud täiendav takisti positiivse tagasiside saamiseks väljundist inverteerivasse sisendisse. .

Mis puutub hüstereetiline käitumine, tuleb öelda, et kui sisendsignaal ületab teatud ülemise läve, muutub Schmitt Triggeri väljund "kõrgeks" ja kui sisendsignaal langeb alla erineva alumise läve, muutub väljund "madalaks". Nende kahe läve erinevust nimetatakse hüstereesiaknaks ja see on hüstereetilise käitumise jaoks hädavajalik. Sellel on eelised, kuna see hoiab ära soovimatud kiired reaktsioonid, mis on tingitud sisendsignaali väikestest kõikumistest või mürast. Seetõttu pakub see mürakindlust.

Schmitti päästik on harjunud parandada mürakindlust ühe sisenemislävega ahelas. Sel juhul võib läve lähedal olev mürarikas signaal põhjustada müra tõttu väljundis kiireid muutusi. Kahe läve olemasolu tõttu väldib Schmitti päästik soovimatud muutused, kuna läviväärtuse lähedal olev mürarikas signaal muudab ainult väljundit; Uue muudatuse tekitamiseks peab signaal liikuma teisest lävest kaugemale.

Un praktiline näide See hõlmab võimendatud infrapuna fotodioodi, mis genereerib signaali, mis muutub äärmuslike väärtuste vahel. Seda signaali silutakse madalpääsfiltriga ja filtreeritud väljund on ühendatud Schmitti päästikuga. See seade tagab, et väljund läheb madalast kõrgele alles pärast seda, kui infrapunasignaal ergastab fotodioodi kauem kui teadaolevalt. Kui Schmitti päästik on kõrgel tasemel, naaseb see madalale alles pärast seda, kui infrapunasignaal lakkab fotodioodi erutamisest pikemaks ajaks kui sarnane teadaolev periood. See väldib keskkonnamürast põhjustatud võltsi muutusi. Schmitti päästikud on levinud lülitusahelates, näiteks tagasilöögilülitites.

Kuidas Schmitt Trigger töötab

Hüstereesiga ahelad põhinevad positiivne tagasiside, mis võimaldab muuta mis tahes aktiivse vooluringi Schmitti päästikuks, rakendades positiivset tagasisidet silmusvõimendusega, mis on suurem kui üks. Positiivne tagasiside hõlmab osa väljundpinge lisamist sisendpingele. Neid ahelaid, mis sisaldavad atenuaatorit, summarit ja võimendit, mis toimivad komparaatorina, saab rakendada kolme spetsiifilise tehnika abil.

Esimesed kaks tehnikat on versioonid üldise positiivse tagasiside süsteemi duaal (seeria ja paralleel). Nendes konfiguratsioonides muudab väljundpinge võrdlusseadme sisendpinge efektiivset erinevust kas "läve vähendamise" või "ahela sisendpinge suurendamise" kaudu. Need konfiguratsioonid sisaldavad läve ja mäluomadusi ühte elementi. Selle asemel eraldab kolmas tehnika läve ja mälu omadused, pakkudes ahela rakendamisel suuremat paindlikkust.

Utiliidid ja rakendused

Schmitti päästikuid saab sõltuvalt konfiguratsioonist kasutada mitmel praktilisel rakendusel, näiteks:

Analoog-digitaalmuundus- See komponent on tegelikult ühebitine analoog-digitaalmuundur. Kui signaal saavutab teatud taseme, muutub see madalast olekust kõrgeks.
Taseme tuvastamine- on võimeline tagama taseme tuvastamise. Selle rakenduse tegemisel on vaja arvestada hüstereesi pingega, et ahel muutuks vajaliku pinge võrra.
Line vastuvõtt- Müra vastu võtnud andmeliini viimisel loogikaväravale tuleb tagada, et loogika väljundi tase muutuks ainult siis, kui teave muutub, mitte võltsmüra vastuvõtmise tagajärjel. Schmitti päästiku kasutamine võimaldab tipust tipuni müra jõuda hüstereesi tasemeni, enne kui võltskäivitus võib tekkida.

Täpsemalt võib neid näha ahelates, kus soovitakse kõrvaldada põrgatused mehaanilistes nuppudes, ruutlainegeneraatorites, tasemedetektorites, andmeliinide mürakaitseahelates, impulssgeneraatorites ja kuulsates muundurites.ADC.

Kasuta ostsillaatorina

Schmitti päästik on bistabiilne multivibraator, mis saab kasutada teist tüüpi multivibraatori rakendamiseks, lõdvestusostsillaator. See saavutatakse ühe RC-integraatori vooluringi ühendamisega ümberpööratud Schmitti päästiku väljundi ja sisendi vahele. Väljund on pidev ruutlaine, mille sagedus sõltub R ja C väärtustest, samuti Schmitti päästiku lävipunktidest. Kuna üks IC võib pakkuda mitut Schmitti päästikut (näiteks tüüpi 4000 40106 seeria CMOS-seade sisaldab neist 6), saab IC täiendavat sektsiooni kiiresti kasutada lihtsa ja usaldusväärse ostsillaatorina, millel on ainult kaks välist komponenti.

Sel juhul kasutatakse komparaatoripõhist Schmitti päästikut selle ümberpööratud konfiguratsioonis. Lisaks lisatakse RC integreeriva võrguga aeglane negatiivne tagasiside. Tulemuseks on see väljund on automaatselt vahemikus VSS kuni VDD kui kondensaator laeb Schmitti päästiku ühelt lävelt teisele.

pin välja

Peate meeles pidama, et vastavalt pinout mudel See võib muutuda, seega soovitan teil alati vaadata ostetud mudelile vastavat tootja andmelehte. Siin on aga näiteks 74LS14 TTL kiip, mille sees on 6 päästikut. Seetõttu on meil üks DIP-tihvt, mis on mõeldud Vcc toiteks, ja teine maanduse või GND jaoks. Nii saavad kõik trigerid toide ja siis jääbki juba enda jaoks sobiva sisendi ja väljundi kasutamine.