Ma leírjuk egy újabb komponens került fel a listánkra, a Schmitt Trigger, sokak számára ismeretlen, aki most már nem lesz rejtély. És leírunk mindent, amit tudni kell róla, például mi ez, mire való, hogyan működik ez az elektronikus eszköz, és még akkor is integrálhatja projektjeibe ArduinoStb
Lássuk tehát, mire képes ez az elem...
Szükséges előzetes fogalmak
A Schmitt Trigger használatának megkezdése előtt szükséges definiáljon pár fogalmat ez hasznos lesz, hogy jobban megértsük, mi ez és hogyan működik. erre utalok:
- Összehasonlító: Az elektronikában a komparátor olyan eszköz, amely két feszültséget vagy áramot hasonlít össze, és digitális jelet ad ki, jelezve, hogy melyik a nagyobb. Két analóg bemeneti csatlakozóval és egy bináris digitális kimenettel rendelkezik. Ezt fontos megjegyezni, mivel a Schmitt-trigger egyfajta összehasonlító. Ezenkívül ez a komparátor egy speciális, nagy nyereségű differenciálerősítőből áll.
- Hiszterézis: A hiszterézis egy olyan tulajdonság, amelyben egy rendszer állapota a történetétől függ. Például egy mágnesnek különböző mágneses momentumai lehetnek a mágneses térben attól függően, hogy a mező hogyan változott a múltban, hiszterézis görbéket képezve. Ez a tulajdonság megfigyelhető ferromágneses és ferroelektromos anyagoknál, valamint olyan természeti jelenségeknél, mint a gumik és az alakmemória ötvözetek deformációja. A hiszterézis visszafordíthatatlan változásokkal, például fázisátalakulással jár, és gyakori a természetes rendszerekben. Miért kell ezt tudnia? Nos, mert a Schmitt Trigger egy komparátor áramkör hiszterézissel.
Mi az a Schmitt Trigger?
Un Schmitt trigger, más néven Schmitt trigger, egy elektronikus komparátor áramkör, amely az analóg bemeneti jelet digitális kimeneti jellé alakítja. Ezt úgy teszi, hogy pozitív visszacsatolást alkalmaz egy hiszteretikus kapcsolási pont generálására, ami azt jelenti, hogy a logikai "magas" és "alacsony" állapotok közötti váltás küszöbe eltérő a bemeneti jel emelkedése és csökkenése esetén. Ez a hisztérikus viselkedés megakadályozza a nem kívánt ingadozásokat, és tűréshatárt biztosít a zajos vagy kis jitter bemeneti jelekhez.
A design először készült H. Schmitt Ottó 1934-ben, innen a neve. Azóta ezt az elektronikus alkatrészt széles körben használják számos alkalmazásban, amint azt később látni fogjuk. Ezenkívül tudnia kell, hogy általában integrált áramkörbe vagy chipbe, általában DIP-be van tokozva, és általában egy műveleti erősítő (op-amp) Az ellenállásokon keresztüli pozitív visszacsatolásnál az op-amp egy nem invertáló (+) bemenete és egy invertáló (-) bemenete csatlakozik az ellenállásláncon keresztül, valamint egy további ellenállás is tartozik a pozitív visszacsatoláshoz a kimenetről az invertáló bemenetre .
Tekintettel hisztérikus viselkedés, el kell mondani, hogy amikor a bemeneti jel túllép egy bizonyos felső küszöböt, a Schmitt Trigger kimenete "magas"-ra változik, és ha a bemeneti jel egy másik alsó küszöb alá esik, akkor a kimenet "alacsony"-ra változik. A két küszöb közötti különbséget hiszterézis ablaknak nevezik, és elengedhetetlen a hiszterézis viselkedéséhez. Ennek megvannak az előnyei, mivel elkerülhető a nem kívánt gyors válaszok a bemeneti jel kis ingadozása vagy zaj miatt. Ezért zajmentességet biztosít.
A Schmitt-trigger megszokta javítja a zajvédelmet egyetlen belépési küszöbű áramkörben. Ebben az esetben egy zajos jel a küszöb közelében gyors változásokat okozhat a kimenetben a zaj miatt. A Schmitt-trigger két küszöbértéke révén elkerüli a nem kívánt változásokat, mivel a küszöb közelében zajos jel csak a kimenetben okoz változást; Újabb változás előidézéséhez a jelnek túl kell lépnie a másik küszöbön.
Un gyakorlati példa Ez egy erősített infravörös fotodiódát foglal magában, amely szélsőséges értékek között változó jelet generál. Ezt a jelet aluláteresztő szűrővel simítják, és a szűrt kimenetet a Schmitt triggerre kötik. Ez az eszköz biztosítja, hogy a kimenet csak akkor menjen alacsonyról magasra, ha egy infravörös jel egy ismert időtartamnál hosszabb ideig gerjeszti a fotodiódát. Ha a Schmitt trigger magas, akkor csak akkor tér vissza alacsony szintre, ha az infravörös jel egy hasonló ismert időtartamnál hosszabb ideig nem gerjeszti a fotodiódát. Ezzel elkerülhető a környezeti zaj okozta hamis változások. A Schmitt-triggerek gyakoriak a kapcsolóáramkörökben, például a visszapattanó kapcsolókban.
Hogyan működik a Schmitt Trigger
A hiszterézissel rendelkező áramkörök a pozitív visszajelzést, amely lehetővé teszi bármely aktív áramkör Schmitt-triggerré alakítását egynél nagyobb hurokerősítéssel rendelkező pozitív visszacsatolás alkalmazásával. A pozitív visszacsatolás magában foglalja a kimeneti feszültség egy részének hozzáadását a bemeneti feszültséghez. Ezek az áramkörök, amelyek egy csillapítót, egy összeadót és egy komparátorként működő erősítőt tartalmaznak, három speciális technikával valósíthatók meg.
Az első két technika az változatok az általános pozitív visszacsatolási rendszer kettőse (soros és párhuzamos). Ezekben a konfigurációkban a kimeneti feszültség módosítja a komparátor bemeneti feszültségének effektív különbségét, akár a „küszöbérték csökkentésével”, akár „az áramkör bemeneti feszültségének növelésével”. Ezek a konfigurációk egyetlen elembe foglalják a küszöbértéket és a memóriatulajdonságokat. Ehelyett a harmadik technika elválasztja a küszöbértéket és a memóriatulajdonságokat, nagyobb rugalmasságot biztosítva az áramkör megvalósításában.
Segédprogramok és alkalmazások
A Schmitt triggerek a konfigurációtól függően számos gyakorlati alkalmazásra használhatók, például:
- Analóg-digitális átalakítás- Ez az összetevő gyakorlatilag egybites analóg-digitális átalakító. Amikor a jel elér egy adott szintet, akkor alacsonyról magas állapotra vált.
- Szintérzékelés- képes szintérzékelést biztosítani. Az alkalmazás során figyelembe kell venni a hiszterézis feszültséget, hogy az áramkör a szükséges feszültséggel változzon.
- Vonal vétel- Ha olyan adatvonalat viszünk be egy logikai kapuhoz, amely esetleg zajt vett fel, akkor gondoskodni kell arról, hogy a logikai kimeneti szint csak az információ változásakor változzon, és ne hamis zaj felvétele miatt. A Schmitt-trigger használata lehetővé teszi, hogy a csúcstól csúcsig terjedő zaj elérje a hiszterézis szintjét, mielőtt téves triggerelés történne.
Konkrétabb esetekként láthatjuk őket olyan áramkörökben, ahol ki akarjuk küszöbölni a mechanikus gombok pattogását, négyszög generátorokban, szintérzékelőkben, adatvonali zajvédő áramkörökben, impulzusgenerátorokban és a híres konverterekben.
Használja oszcillátorként
A Schmitt trigger egy bistabil multivibrátor, amely más típusú multivibrátor megvalósítására is használható, a relaxációs oszcillátor. Ezt úgy érik el, hogy egyetlen RC-integrátor áramkört csatlakoztatnak egy fordított Schmitt-trigger kimenete és bemenete közé. A kimenet egy folyamatos négyszöghullám lesz, amelynek frekvenciája az R és C értékétől, valamint a Schmitt trigger küszöbpontjaitól függ. Mivel egyetlen IC több Schmitt triggert is biztosíthat (például a 4000 típusú 40106 sorozatú CMOS eszköz 6-ot tartalmaz), az IC egy további része gyorsan használható egyszerű és megbízható oszcillátorként, mindössze két külső komponenssel.
Ebben az esetben egy összehasonlító alapú Schmitt-triggert használnak fordított konfigurációjában. Ezenkívül egy lassú negatív visszacsatolás is hozzáadódik egy RC integráló hálózathoz. Az eredmény az A kimenet automatikusan VSS-től VDD-ig terjed ahogy a kondenzátor a Schmitt trigger egyik küszöbétől a másikig töltődik.
Kitűz
Ne feledje, hogy szerint a pinout modell Változhat, ezért javaslom, hogy mindig nézze meg a vásárolt modellnek megfelelő gyártói adatlapot. Példaként azonban itt van egy 74LS14 TTL chip, benne 6 triggerrel. Ezért van egy DIP tűnk, amely a Vcc tápellátást szolgálja, a másik pedig a földelést vagy a GND-t. Így áramlik az összes trigger, és akkor már a számodra megfelelő be- és kimenet használata lesz a dolga.
Hol vásárolhatok?
Végül, ha akarod vásároljon egy ilyen Schmitt Triggert, Megtalálhatja őket szaküzletekben vagy online értékesítési platformokon, például az Amazonon:
