Сегодня мы опишем в наш список добавлен еще один новый компонент, триггер Шмитта, неизвестный многим, который теперь перестанет быть загадкой. И мы собираемся описать все, что вам нужно знать о нем, например, что это такое, для чего оно, как работает это электронное устройство, и даже тогда вы сможете интегрировать его в свои проекты с помощью Arduino, и т.д.
Итак, давайте посмотрим, что этот элемент может сделать для нас...
Необходимые предварительные концепции
Прежде чем приступить к использованию триггера Шмитта, необходимо определить пару понятий это пригодится, чтобы лучше понять, что это такое и как оно работает. Я имею в виду:
- сравнить: В электронике компаратор — это устройство, которое сравнивает два напряжения или тока и выдает цифровой сигнал, указывающий, какое из них больше. Он имеет две аналоговые входные клеммы и один двоичный цифровой выход. Это важно отметить, поскольку триггер Шмитта является разновидностью компаратора. Кроме того, этот компаратор состоит из специализированного дифференциального усилителя с высоким коэффициентом усиления.
- Гистерезис: Гистерезис – это свойство, при котором состояние системы зависит от ее истории. Например, магнит может иметь разные магнитные моменты в магнитном поле в зависимости от того, как поле менялось в прошлом, образуя кривые гистерезиса. Это свойство наблюдается в ферромагнитных и сегнетоэлектрических материалах, а также в таких природных явлениях, как деформация резин и сплавов с памятью формы. Гистерезис связан с необратимыми изменениями, такими как фазовые переходы, и часто встречается в природных системах. Зачем вам это знать? Ну, потому что триггер Шмитта представляет собой схему компаратора с гистерезисом.
Что такое триггер Шмитта?
Un Шмитт Триггер, также известный как триггер Шмитта на испанском языке, представляет собой электронную схему компаратора, которая преобразует аналоговый входной сигнал в цифровой выходной сигнал. Это достигается за счет применения положительной обратной связи для создания гистерезисной точки переключения, что означает, что порог переключения между логическими состояниями «высокий» и «низкий» различен для нарастания и спада входного сигнала. Такое гистерезисное поведение предотвращает нежелательные колебания и обеспечивает запас допуска для входных сигналов с шумом или небольшим джиттером.
Дизайн создан впервые. Отто Х. Шмитт в 1934 году., отсюда и его название. С тех пор этот электронный компонент широко используется во множестве приложений, как мы увидим позже. Кроме того, вы должны знать, что он обычно заключен в интегральную схему или микросхему, обычно DIP, и что он обычно состоит из операционный усилитель (ОУ) При положительной обратной связи через резисторы через резисторную цепочку подключаются один неинвертирующий (+) вход и один инвертирующий (-) вход ОУ, а также включен дополнительный резистор для положительной обратной связи с выхода на инвертирующий вход. .
Относительно истеричное поведениеНадо сказать, что когда входной сигнал превышает определенный верхний порог, выходной сигнал триггера Шмитта меняется на «высокий», а если входной сигнал падает ниже другого нижнего порога, выходной сигнал меняется на «низкий». Разница между двумя порогами называется окном гистерезиса и важна для гистерезисного поведения. Это имеет преимущества, поскольку позволяет избежать нежелательных быстрых реакций из-за небольших колебаний или шума во входном сигнале. Таким образом, он обеспечивает невосприимчивость к шуму.
Триггер Шмитта используется для повысить помехоустойчивость в схеме с одним порогом входа. В этом случае зашумленный сигнал вблизи порога может вызвать быстрые изменения выходного сигнала из-за шума. Триггер Шмитта, имея два порога, позволяет избежать нежелательных изменений, поскольку зашумленный сигнал вблизи порога вызывает только изменение выходного сигнала; Чтобы вызвать еще одно изменение, сигнал должен выйти за пределы другого порога.
Un практический пример Он включает в себя усиленный инфракрасный фотодиод, который генерирует сигнал, изменяющийся между крайними значениями. Этот сигнал сглаживается фильтром нижних частот, а отфильтрованный выходной сигнал подключается к триггеру Шмитта. Это устройство гарантирует, что выходной сигнал меняется с низкого на высокий только после того, как инфракрасный сигнал возбуждает фотодиод дольше известного периода. Когда триггер Шмитта находится в высоком состоянии, он возвращается в низкое состояние только после того, как инфракрасный сигнал перестает возбуждать фотодиод на время, превышающее аналогичный известный период. Это позволяет избежать ложных изменений, вызванных шумом окружающей среды. Триггеры Шмитта часто используются в переключающих схемах, например, в переключателях, устраняющих дребезг.
Как работает триггер Шмитта
Схемы с гистерезисом основаны на положительный отзыв, что позволяет преобразовать любую активную схему в триггер Шмитта, применяя положительную обратную связь с коэффициентом усиления контура больше единицы. Положительная обратная связь предполагает добавление части выходного напряжения к входному напряжению. Эти схемы, включающие аттенюатор, сумматор и усилитель, действующий как компаратор, могут быть реализованы с использованием трех конкретных методов.
Первые две техники версии двойная (последовательная и параллельная) общая система положительной обратной связи. В этих конфигурациях выходное напряжение изменяет эффективную разность входного напряжения компаратора либо путем «уменьшения порога», либо «увеличения входного напряжения схемы». Эти конфигурации объединяют свойства порога и памяти в один элемент. Вместо этого третий метод разделяет пороговые свойства и свойства памяти, обеспечивая большую гибкость в реализации схемы.
Утилиты и приложения
Триггеры Шмитта могут использоваться для нескольких практических применений в зависимости от конфигурации, например:
- Аналого-цифровое преобразование- Этот компонент по сути представляет собой однобитный аналого-цифровой преобразователь. Когда сигнал достигает заданного уровня, он меняется с низкого на высокий уровень.
- Обнаружение уровня- способен обеспечить определение уровня. При этом применении необходимо учитывать напряжение гистерезиса, чтобы схема менялась на необходимое напряжение.
- Линейный прием- При подведении линии данных, которая могла улавливать шум, к логическому вентилю необходимо убедиться, что уровень логического выхода изменяется только при изменении информации, а не в результате улавливания паразитного шума. Использование триггера Шмитта позволяет размаху шума достигать уровня гистерезиса, прежде чем может произойти ложное срабатывание.
В более частных случаях их можно увидеть в схемах, где требуется устранить дребезги, в механических кнопках, в генераторах прямоугольных импульсов, в детекторах уровня, в схемах защиты от помех линий передачи данных, генераторах импульсов и знаменитых преобразователях АЦП.
Использовать в качестве генератора
Триггер Шмитта – это бистабильный мультивибратор, можно использовать для реализации другого типа мультивибратора, релаксационный генератор. Это достигается путем подключения одной цепи RC-интегратора между выходом и входом инвертированного триггера Шмитта. На выходе будет непрерывный прямоугольный сигнал, частота которого зависит от значений R и C, а также пороговых точек триггера Шмитта. Поскольку одна микросхема может обеспечивать несколько триггеров Шмитта (например, КМОП-устройство серии 4000 40106 содержит 6 из них), дополнительную секцию микросхемы можно быстро использовать в качестве простого и надежного генератора всего с двумя внешними компонентами.
В этом случае используется триггер Шмитта на основе компаратора в инвертированной конфигурации. Кроме того, с помощью RC-интегративной сети добавляется медленная отрицательная обратная связь. В результате выходной сигнал автоматически изменяется от VSS до VDD когда конденсатор заряжается от одного порога триггера Шмитта до другого.
Pin-аут
Вы должны иметь в виду, что согласно п. распиновка модели Оно может измениться, поэтому рекомендую всегда просматривать паспорт производителя, соответствующий приобретенной вами модели. Однако в качестве примера здесь имеется ТТЛ-микросхема 74LS14 с 6 триггерами внутри. Таким образом, у нас есть один контакт DIP, который будет предназначен для питания Vcc, а другой — для заземления или GND. Именно так запитаны все триггеры, а дальше уже будет вопрос использования подходящего вам входа и выхода.
Dónde Comprar
Наконец, если вы хотите купите один из этих триггеров Шмитта, Найти их можно в специализированных магазинах или на платформах онлайн-продаж, таких как Amazon:
