施密特电路,详细说明施密特触发电路和工作原理

2022年01月20日16:59:14施密特电路,详细说明施密特触发电路和工作原理已关闭评论7

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施密特触发器电路及工作原理详解 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

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+= βν

其中反馈因数

= 当

O,

ν

O为正饱和状态

(+Vsat )时,由正反馈得上临界电压

ν

O 为负饱和状态

(- Vsat )时,由正反馈得下临界电压

VTH 与VTL 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:

νν

I

>VTH→νo = - Vsat <VTL→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:

I

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。 由重叠定理可得非反相端电压

反相输入端接地:

ν- = 0,当ν+ = ν- = 0 时的输入电压即为临界电压。

ν+ = 0

代入上式得

整理后得临界电压当

ν

o 为负饱和状态时,可得上临界电压

ν

o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:

νν

o

o =

- Vsat

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:

o >

o = +

输出信号在正、负两状态之间转变,输出波形为方波。

史密特触发器电路原理实验

如图6,当Vi 大于VR 时运算放大器的输出会得到一个正向电压输出;若VR 大于Vi 时则会得到一个负电压。电压的大小则由两个齐紊二极管来限压。理想的运算放大器其输出上升时间为0,而在实际的电路上是上可能得到这么理想的曲线,一般从负压上升到正压需要一小段的上升时间。换言之,运算放大器并上能立刻反应Vi 及VR 所形成的电压差。

如果参考电压VR 固定,那么当Vi 慢慢增加时,仅在Vi-VR>=V1 时。运算放大器的输出达到Vmax;而当Vi 渐渐减小时却必须于Vi-VR

V+=VR+(R2/R1+R2)(Vmax-VR) 当Vi=V+时,输出转为Vmin。 当Vi>V+

V+=VR-(R2/R1+R2)(Vmin+VR)

若此时V+渐渐小至V2,则输出又转为Vmax。由于迟滞现象,使得触发输出电压转相的电压有所上同,输入电压增加产生输出转相时所的电压,要比输入电压降低时所产生的输出转相所需电压来得大(V1>V2)。

最后总结施密特电路,详细说明施密特触发电路和工作原理以下八篇文章内容: