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。
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1 (a)反相比较器 (b)输入输出波形
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 |
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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=
当νO为正饱和状态(+Vsat )时,由正反馈得上临界电压
当νO 为负饱和状态(- Vsat )时,由正反馈得下临界电压
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 <VTL→νo = + Vsat
输出信号在正、负两状态之间转变,输出波形为方波。
[!--empirenews.page--]非反相施密特电路[/!--empirenews.page--]
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,当ν+ = ν- = 0 时的输入电压即为临界电压。
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。
[!--empirenews.page--]史密特触发器电路原理实验[/!--empirenews.page--]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≦ 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+
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)。
图6
韦恩电桥震荡器频率分析计算-韦恩电桥振荡电路-实验-震荡