היום אנו מתארים רכיב חדש נוסף נוסף לרשימה שלנו, הטריגר של שמיט, לא ידוע לרבים שיפסיקו כעת להיות תעלומה. ואנחנו הולכים לתאר את כל מה שאתה צריך לדעת על זה, כמו מה זה, למה זה מיועד, איך המכשיר האלקטרוני הזה עובד, וגם אז אתה יכול לשלב אותו עם הפרויקטים שלך עם Arduino, וכו '
אז, בואו נראה מה האלמנט הזה יכול לעשות עבורנו...
מושגים קודמים הכרחיים
לפני שמתחילים עם שמיט טריגר, זה הכרחי להגדיר כמה מושגים זה יהיה שימושי כדי להבין טוב יותר מה זה ואיך זה עובד. אני מתכוון ל:
- משווה: באלקטרוניקה, קומפרטור הוא מכשיר שמשווה בין שני מתחים או זרמים ומוציא אות דיגיטלי המציין איזה גדול יותר. יש לו שני מסופי כניסה אנלוגיים, ויציאה דיגיטלית בינארית אחת. חשוב לציין זאת, מכיוון שהטריגר של שמיט הוא סוג של השוואה. בנוסף, המשווה הזה מורכב ממגבר דיפרנציאלי בעל רווח גבוה מיוחד.
- היסטרזיס: היסטרזיס היא תכונה שבה מצבה של מערכת תלוי בהיסטוריה שלה. לדוגמה, למגנט יכולים להיות מומנטים מגנטיים שונים בשדה מגנטי בהתאם לאופן שבו השדה השתנה בעבר, ויצרו עקומות היסטרזיס. תכונה זו נצפית בחומרים פרומגנטיים ופרואלקטריים ובתופעות טבע כגון עיוות של גומיות וסגסוגות זיכרון צורות. היסטרזיס קשורה לשינויים בלתי הפיכים, כגון מעברי פאזה, והיא שכיחה במערכות טבעיות. למה אתה צריך לדעת את זה? ובכן, מכיוון שה-Schmitt Trigger הוא מעגל השוואה עם היסטרזיס.
מה זה שמיט טריגר?
Un שמיט טריגר, הידוע גם בשם טריגר שמיט בספרדית, הוא מעגל השוואה אלקטרוני הממיר אות כניסה אנלוגי לאות מוצא דיגיטלי. הוא עושה זאת על ידי הפעלת משוב חיובי ליצירת נקודת מיתוג היסטרית, כלומר הסף למעבר בין המצבים הלוגיים "גבוהים" ו"נמוכים" שונה עבור עלייה ונפילה של אות הכניסה. התנהגות היסטרית זו מונעת תנודות לא רצויות ומספקת מרווח סובלנות לאותות כניסה רועשים או ריצוד קטן.
העיצוב נוצר לראשונה אוטו ה.שמיט ב-1934, ומכאן שמו. מאז, רכיב אלקטרוני זה נמצא בשימוש נרחב במגוון יישומים כפי שנראה בהמשך. בנוסף, עליך לדעת שהוא מוקף בדרך כלל במעגל או שבב משולב, בדרך כלל DIP, ושהוא בדרך כלל מורכב מ- מגבר תפעולי (op-amp) עם משוב חיובי באמצעות נגדים, כניסת אחת שאינה מתהפכת (+) וכניסה אחת מתהפכת (-) של המגבר, מחוברות דרך שרשרת הנגדים, ונגד נוסף כלול גם עבור משוב חיובי מהפלט לכניסה ההפוכה .
באשר ל התנהגות היסטרית, יש לומר שכאשר אות הכניסה חורג מסף עליון מסוים, הפלט של Schmitt Trigger משתנה ל"גבוה", ואם אות הכניסה יורד מתחת לסף תחתון אחר, הפלט משתנה ל"נמוך". ההבדל בין שני הספים נקרא חלון ההיסטרזיס והוא חיוני להתנהגות היסטרית. יש לכך יתרונות מכיוון שהוא מונע תגובות מהירות לא רצויות עקב תנודות קטנות או רעש באות הכניסה. לכן, הוא מציע חסינות לרעש.
הדק של שמיט רגיל לשפר את חסינות הרעש במעגל עם סף כניסה בודד. במקרה זה, אות רועש ליד הסף עלול לגרום לשינויים מהירים בפלט עקב רעש. הדק Schmitt, על ידי בעל שני ספים, מונע שינויים לא רצויים, שכן אות רועש ליד סף מייצר רק שינוי במוצא; כדי לגרום לשינוי נוסף, האות חייב לעבור מעבר לסף השני.
Un דוגמא מעשית היא כוללת פוטודיודה אינפרא אדום מוגברת המייצרת אות המשתנה בין ערכים קיצוניים. אות זה מוחלק עם מסנן מעבר נמוך, והפלט המסונן מחובר להדק Schmitt. התקן זה מבטיח שהפלט יעבור מנמוך לגבוה רק לאחר שאות אינפרא אדום מעורר את הפוטודיודה למשך זמן ארוך יותר מתקופה ידועה. ברגע שהטריגר של Schmitt גבוה, הוא חוזר לנמוך רק לאחר שהאות האינפרא אדום מפסיק לרגש את הפוטודיודה למשך זמן ארוך יותר מאשר תקופה ידועה דומה. זה ימנע שינויים מזויפים הנגרמים על ידי רעש סביבתי. טריגרים של שמיט נפוצים במעגלי מיתוג, כגון מתגי ביטול יציאה.
כיצד פועל הדק של שמיט
מעגלים עם היסטרזיס מבוססים על משוב חיובי, מה שמאפשר להמיר כל מעגל פעיל לטריגר של Schmitt על ידי החלת משוב חיובי עם רווח לולאה גדול מאחד. משוב חיובי כרוך בהוספת חלק ממתח המוצא למתח הכניסה. מעגלים אלה, הכוללים מנחת, מוסיף ומגבר הפועלים כמשוואה, ניתנים ליישום באמצעות שלוש טכניקות ספציפיות.
שתי הטכניקות הראשונות הן versiones כפול (סדרה ומקביל) של מערכת המשוב החיובי הכללי. בתצורות אלה, מתח המוצא משנה את ההפרש האפקטיבי של מתח הכניסה של המשווה, או על ידי 'הקטנת הסף' או על ידי 'הגדלת מתח הכניסה של המעגל'. תצורות אלה משלבות את מאפייני הסף והזיכרון לאלמנט אחד. במקום זאת, הטכניקה השלישית מפרידה בין מאפייני הסף לזיכרון, ומספקת גמישות רבה יותר ביישום המעגל.
כלי עזר ויישומים
ניתן להשתמש ב-Schmitt Triggers עבור מספר יישומים מעשיים בהתאם לתצורה, למשל:
- המרה אנלוגית לדיגיטלית- רכיב זה הוא למעשה ממיר אנלוגי-דיגיטלי של סיביות בודדות. כאשר האות מגיע לרמה נתונה, הוא משתנה ממצבו הנמוך לגבוה.
- זיהוי רמות- מסוגל לספק זיהוי רמות. בעת ביצוע יישום זה, יש צורך לקחת בחשבון את מתח ההיסטרזיס כך שהמעגל משתנה לפי המתח הנדרש.
- קבלת קו- כאשר מביאים קו נתונים שאולי קלט רעש לשער לוגי, יש צורך לוודא שרמת פלט לוגי משתנה רק כאשר המידע משתנה ולא כתוצאה מקליטת רעש מזויף. השימוש בטריגר של Schmitt מאפשר לרעש שיא לשיא להגיע לרמת ההיסטרזיס לפני הפעלה מזויפת.
כמקרים ספציפיים יותר, אתה יכול לראות אותם במעגלים שבהם אתה רוצה לחסל הקפצות בכפתורים מכניים, במחוללי גלים מרובעים, בגלאי מפלס, במעגלי הגנת רעשי קו נתונים, מחוללי פולסים, והממירים המפורסמים.ADC.
השתמש בתור מתנד
הדק של שמיט הוא מולטי ויברטור ביציב ניתן להשתמש כדי ליישם סוג אחר של multivibrator, מתנד ההרפיה. זה מושג על ידי חיבור מעגל אינטגרטור RC יחיד בין הפלט והקלט של טריגר שמיט הפוך. הפלט יהיה גל ריבוע מתמשך שתדירותו תלויה בערכי R ו-C, כמו גם בנקודות הסף של הדק שמיט. מכיוון ש-IC בודד יכול לספק מספר מפעילים של Schmitt (לדוגמה, מכשיר ה-CMOS מסוג 4000 מסדרת 40106 מכיל 6 מהם), חלק נוסף של ה-IC יכול לשמש במהירות כמתנד פשוט ואמין עם שני רכיבים חיצוניים בלבד.
במקרה זה, נעשה שימוש בטריגר שמיט מבוסס-השוואה בתצורתו ההפוכה. בנוסף, משוב שלילי איטי נוסף עם רשת אינטגרטיבית RC. התוצאה היא כך הפלט נע אוטומטית בין VSS ל-VDD כאשר הקבל נטען מסף אחד של הדק שמיט למשנהו.
הצמדה
עליך לזכור כי על פי ה דגם pinout זה יכול להשתנות, אז אני ממליץ לך לראות תמיד את גיליון הנתונים של היצרן המתאים לדגם שרכשת. עם זאת, כדוגמה, כאן יש לנו שבב 74LS14 TTL עם 6 טריגרים בפנים. לכן, יש לנו פין DIP אחד שיהיה עבור כוח Vcc, ועוד אחד עבור הארקה או GND. כך מופעלים כל הטריגרים, ואז זה יהיה עניין של שימוש בקלט ובפלט המתאימים לך.
איפה לקנות
לבסוף, אם תרצו קנה אחד מה-Schmitt Trigger האלה, אתה יכול למצוא אותם בחנויות מיוחדות או בפלטפורמות מכירה מקוונות כמו אמזון:
