Astăzi vă descriem o altă componentă nouă adăugată la lista noastră, declanșatorul Schmitt, o necunoscută pentru mulți care acum nu vor mai fi un mister. Și vom descrie tot ce trebuie să știți despre el, cum ar fi ce este, pentru ce este, cum funcționează acest dispozitiv electronic și chiar și atunci îl puteți integra cu proiectele dvs. Arduino, Etc
Deci, să vedem ce poate face acest element pentru noi...
Concepte anterioare necesare
Înainte de a începe cu declanșatorul Schmitt, este necesar definiți câteva concepte care va fi util pentru a înțelege mai bine ce este și cum funcționează. ma refer la:
- Comparator: În electronică, un comparator este un dispozitiv care compară două tensiuni sau curenți și emite un semnal digital care indică care este mai mare. Are două terminale de intrare analogice și o ieșire digitală binară. Acest lucru este important de reținut, deoarece declanșatorul Schmitt este un tip de comparator. În plus, acest comparator constă dintr-un amplificator diferenţial specializat cu câştig mare.
- Histerezis: Histerezisul este o proprietate în care starea unui sistem depinde de istoria acestuia. De exemplu, un magnet poate avea momente magnetice diferite într-un câmp magnetic în funcție de modul în care s-a schimbat câmpul în trecut, formând curbe de histerezis. Această proprietate este observată în materialele feromagnetice și feroelectrice și în fenomene naturale precum deformarea cauciucurilor și aliajele cu memorie de formă. Histereza este asociată cu schimbări ireversibile, cum ar fi tranzițiile de fază și este comună în sistemele naturale. De ce ar trebui să știi asta? Ei bine, pentru că Schmitt Trigger este un circuit comparator cu histerezis.
Ce este un declanșator Schmitt?
Un Schmitt Trigger, cunoscut și ca declanșator Schmitt în spaniolă, este un circuit comparator electronic care convertește un semnal de intrare analogic într-un semnal de ieșire digital. Face acest lucru prin aplicarea de feedback pozitiv pentru a genera un punct de comutare histeretic, ceea ce înseamnă că pragul de comutare între stările logice „înalt” și „jos” este diferit pentru creșterea și scăderea semnalului de intrare. Acest comportament histeretic previne fluctuațiile nedorite și oferă o marjă de toleranță pentru semnalele de intrare zgomotoase sau cu fluctuații mici.
Designul a fost creat pentru prima dată Otto H. Schmitt în 1934, de unde și numele. De atunci, această componentă electronică este utilizată pe scară largă într-o multitudine de aplicații, așa cum vom vedea mai târziu. În plus, trebuie să știți că este de obicei încapsulat într-un circuit integrat sau cip, de obicei DIP, și că de obicei constă dintr-un amplificator operațional (op-amp) Cu feedback pozitiv prin rezistențe, o intrare non-inversoare (+) și o intrare inversoare (-) a amplificatorului operațional sunt conectate prin lanțul de rezistoare, iar un rezistor suplimentar este de asemenea inclus pentru feedback pozitiv de la ieșire la intrarea inversoare. .
Ca comportament histeretic, trebuie spus că atunci când semnalul de intrare depășește un anumit prag superior, ieșirea declanșatorului Schmitt se schimbă în „high”, iar dacă semnalul de intrare scade sub un alt prag inferior, ieșirea se schimbă în „low”. Diferența dintre cele două praguri se numește fereastra de histerezis și este esențială pentru comportamentul histeretic. Acest lucru are avantaje deoarece evită răspunsurile rapide nedorite din cauza fluctuațiilor mici sau a zgomotului în semnalul de intrare. Prin urmare, oferă imunitate la zgomot.
Declanșatorul Schmitt este obișnuit îmbunătățește imunitatea la zgomot într-un circuit cu un singur prag de intrare. În acest caz, un semnal zgomotos în apropierea pragului poate provoca modificări rapide ale ieșirii din cauza zgomotului. Declanșatorul Schmitt, având două praguri, evită modificările nedorite, deoarece un semnal zgomotos în apropierea unui prag produce doar o modificare a ieșirii; Pentru a provoca o altă modificare, semnalul trebuie să treacă dincolo de celălalt prag.
Un exemplu practic Acesta implică o fotodiodă în infraroșu amplificată care generează un semnal care se schimbă între valori extreme. Acest semnal este netezit cu un filtru trece-jos, iar ieșirea filtrată este conectată la declanșatorul Schmitt. Acest dispozitiv asigură că ieșirea trece de la scăzut la ridicat numai după ce un semnal infraroșu excită fotodioda pentru mai mult decât o perioadă cunoscută. Odată ce declanșatorul Schmitt este ridicat, acesta revine la nivel scăzut numai după ce semnalul infraroșu încetează să excite fotodioda pentru mai mult decât o perioadă similară cunoscută. Acest lucru evită schimbările false cauzate de zgomotul ambiental. Declanșatoarele Schmitt sunt obișnuite în circuitele de comutare, cum ar fi comutatoarele de debouncing.
Cum funcționează Schmitt Trigger
Circuitele cu histerezis se bazează pe feedback pozitiv, făcând posibilă convertirea oricărui circuit activ într-un declanșator Schmitt prin aplicarea feedback-ului pozitiv cu un câștig de buclă mai mare de unu. Feedback-ul pozitiv implică adăugarea unei părți din tensiunea de ieșire la tensiunea de intrare. Aceste circuite, care includ un atenuator, un sumator și un amplificator care acționează ca un comparator, pot fi implementate folosind trei tehnici specifice.
Primele două tehnici sunt versiuni dual (în serie și paralel) a sistemului general de feedback pozitiv. În aceste configurații, tensiunea de ieșire modifică diferența efectivă a tensiunii de intrare a comparatorului, fie prin „scăderea pragului”, fie prin „creșterea tensiunii de intrare a circuitului”. Aceste configurații încorporează proprietățile de prag și memorie într-un singur element. În schimb, a treia tehnică separă proprietățile de prag și de memorie, oferind o mai mare flexibilitate în implementarea circuitului.
Utilități și aplicații
Declanșatoarele Schmitt pot fi utilizate pentru mai multe aplicații practice în funcție de configurație, de exemplu:
- Conversie analog în digital- Această componentă este efectiv un convertor analog-digital pe un singur bit. Când semnalul atinge un anumit nivel, acesta trece de la starea scăzută la cea ridicată.
- Detectarea nivelului- este capabil să ofere detectarea nivelului. La efectuarea acestei aplicații, este necesar să se țină cont de tensiunea de histerezis, astfel încât circuitul să se modifice cu tensiunea necesară.
- Recepție linie- Când aduceți o linie de date care ar fi putut capta zgomot la o poartă logică, este necesar să vă asigurați că un nivel de ieșire logic se schimbă numai atunci când informația se schimbă și nu ca urmare a captării zgomotului parazit. Utilizarea unui declanșator Schmitt permite zgomotului de la vârf la vârf să atingă nivelul de histerezis înainte ca declanșarea incorectă să apară.
Ca cazuri mai specifice, le puteți vedea în circuite în care doriți să eliminați sărituri în butoanele mecanice, în generatoare de unde pătrate, în detectoare de nivel, în circuite de protecție împotriva zgomotului liniei de date, generatoare de impulsuri și celebrele convertoare ADC.
Utilizați ca oscilator
Un declanșator Schmitt este un multivibrator bistabil care poate fi folosit pentru a implementa un alt tip de multivibrator, oscilatorul de relaxare. Acest lucru se realizează prin conectarea unui singur circuit integrator RC între ieșirea și intrarea unui declanșator Schmitt inversat. Ieșirea va fi o undă pătrată continuă a cărei frecvență depinde de valorile R și C, precum și de punctele de prag ale declanșatorului Schmitt. Deoarece un singur IC poate furniza mai multe declanșatoare Schmitt (de exemplu, dispozitivul CMOS din seria 4000 40106 conține 6 dintre ele), o secțiune suplimentară a IC poate fi utilizată rapid ca un oscilator simplu și fiabil, cu doar două componente externe.
În acest caz, în configurația sa inversată este utilizat un declanșator Schmitt bazat pe comparator. În plus, se adaugă un feedback negativ lent cu o rețea integrativă RC. Rezultatul este că ieșirea variază automat de la VSS la VDD pe măsură ce condensatorul se încarcă de la un prag al declanșatorului Schmitt la celălalt.
pin out
Trebuie să aveți în vedere că, conform model pinout Se poate schimba, așa că vă recomand să vedeți întotdeauna fișa de date a producătorului corespunzătoare modelului pe care l-ați achiziționat. Totuși, ca exemplu, aici avem un cip 74LS14 TTL cu 6 declanșatori în interior. Prin urmare, avem un pin DIP care va fi pentru alimentarea Vcc și altul pentru masă sau GND. Așa sunt alimentate toate declanșatoarele și atunci va fi o chestiune de a utiliza intrarea și ieșirea care vi se potrivește.
Donde Comprar
În sfârșit, dacă vreți cumpără unul dintre aceste Schmitt Trigger, Le puteți găsi în magazine specializate sau pe platforme de vânzare online precum Amazon:
