施密特触发电路(Schmitt Trigger):是脉冲波形变换中经常使用的一种电路,有时也简称为施密特电路。
1.施密特电路作用
1. 波形变换
可将三角波、正弦波、周期性波等变成矩形波。
2. 脉冲波的整形
数字系统中,矩形脉冲在传输中经常发生波形畸变,出现上升沿和下降沿不理想的情况,可用施密特触发器整形后,获得较理想的矩形脉冲。
3. 脉冲鉴幅
幅度不同、不规则的脉冲信号施加到施密特触发器的输入端时,能选择幅度大于预设值的脉冲信号进行输出。
4、构成多谐振荡器
幅值不同的信号在通过加上一个合适电容的施密特触发器后会产生矩形脉冲,矩形波脉冲信号,常用作脉冲信号源及时序电路中的时钟信号。
2.施密特电路图
3.施密特电路原理
施密特触发电路具备两个重要的特点:
(1)输入信号从低电平上升过程中电路状态转换时对应的输入电平,与输入信号从高电平下降过程中对应的输入电平转换电平不同。
(2)在电路状态转换时,通过电路内部的正反馈过程使输出电压波形的边沿变得很陡。
因此,利用以上两个特点不仅能将边沿变化缓慢的信号波形整形为边沿陡峭的矩形波;而且可以将叠加在矩形脉冲高、低电平上的噪声有效地清除。
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。
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<=V1 伏特时,输出才为Vmin。也即,欲达Vmax 及Vmin 输出电压的条件上一样,两者Vi-VR值相差V1,这种情形称为迟滞(hysteresis)现象。史密特触发器便是利用这种现象而做成的电路。反相的史密特触发器,输出电压经由分压电路回授至运算放大器,参考电压则加在R1 及R2 的末端。回授β 值为R2/(R1+R2),此电路为正回授,如果输出增加了V,则有回授βV 到运算放大器。
当Vi<V+时,V+=VR+(R2/R1+R2)(Vmax-VR)
当Vi=V+时,输出转为Vmin。
当Vi>V+时,V+=VR-(R2/R1+R2)(Vmin+VR)得很陡。
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)。
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