斯密特觸發(fā)器

1、斯密特觸發(fā)器斯密特觸發(fā)器又稱斯密特與非門，是具有滯后特性的數(shù)字傳輸門. 電路具有兩個(gè)閾值電壓,分別稱為正向閾值電壓和負(fù)向閾值電壓與雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器不同,施密特觸發(fā)器屬于"電平觸發(fā)"型電路,不依賴于邊沿陡峭的脈沖.它是一種閾值開關(guān)電路，具有突變輸入輸出特性的門電路.這種電路被設(shè)計(jì)成阻止輸入電壓出現(xiàn)微小變化（低于某一閾值）而引起的輸出電壓的改變.當(dāng)輸入電壓由低向高增加，到達(dá)V+時(shí)，輸出電壓發(fā)生突變，而輸入電壓Vi由高變低，到達(dá)V-，輸出電壓發(fā)生突變，因而出現(xiàn)輸出電壓變化滯后的現(xiàn)象，可以看出對于要求一定延遲啟動(dòng)的電路，它是特別適用的.從IC內(nèi)部的邏輯符號和“與非”門的邏

2、輯符號相比略有不同，增加了一個(gè)類似方框的圖形，該圖形正是代表斯密特觸發(fā)器一個(gè)重要的滯后特性。當(dāng)把輸入端并接成非門時(shí)，它們的輸入、輸出特性是：當(dāng)輸入電壓V1上升到VT電平時(shí)，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，輸出負(fù)跳變；過了一段時(shí)間輸入電壓回降到VT電平時(shí)，輸出并不回到初始狀態(tài)而需輸入V1繼續(xù)下降到VT電平時(shí)，輸出才翻轉(zhuǎn)至高電平（正跳變），這種現(xiàn)象稱它為滯后特性，VTVT=VT。VT稱為斯密特觸發(fā)器的滯后電壓。VT與IC的電源電壓有關(guān)，當(dāng)電源電壓提高時(shí)，VT略有增加，一般VT值在3V左右。因斯密特觸發(fā)器具有電壓的滯后特性，常用它對脈沖波形整形，使波形的上升沿或下降沿變得陡直；還可以用它作電壓幅度鑒別。在數(shù)字電路中它也

3、是很常用的器件。施密特觸發(fā)器 施密特波形圖施密特觸發(fā)器也有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，但與一般觸發(fā)器不同的是，施密特觸發(fā)器采用電位觸發(fā)方式，其狀態(tài)由輸入信號電位維持；對于負(fù)向遞減和正向遞增兩種不同變化方向的輸入信號，施密特觸發(fā)器有不同的閥值電壓。門電路有一個(gè)閾值電壓，當(dāng)輸入電壓從低電平上升到閾值電壓或從高電平下降到閾值電壓時(shí)電路的狀態(tài)將發(fā)生變化。施密特觸發(fā)器是一種特殊的門電路，與普通的門電路不同，施密特觸發(fā)器有兩個(gè)閾值電壓，分別稱為正向閾值電壓和負(fù)向閾值電壓。在輸入信號從低電平上升到高電平的過程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱為正向閾值電壓，在輸入信號從高電平下降到低電平的過程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓

4、稱為負(fù)向閾值電壓。正向閾值電壓與負(fù)向閾值電壓之差稱為回差電壓。 它是一種閾值開關(guān)電路，具有突變輸入輸出特性的門電路。這種電路被設(shè)計(jì)成阻止輸入電壓出現(xiàn)微小變化（低于某一閾值）而引起的輸出電壓的改變。 利用施密特觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中的正反饋?zhàn)饔?，可以把邊沿變化緩慢的周期性信號變換為邊沿很陡的矩形脈沖信號。輸入的信號只要幅度大于vt+，即可在施密特觸發(fā)器的輸出端得到同等頻率的矩形脈沖信號。 當(dāng)輸入電壓由低向高增加，到達(dá)V+時(shí)，輸出電壓發(fā)生突變，而輸入電壓Vi由高變低，到達(dá)V-，輸出電壓發(fā)生突變，因而出現(xiàn)輸出電壓變化滯后的現(xiàn)象，可以看出對于要求一定延遲啟動(dòng)的電路，它是特別適用的. 從傳感器得到的矩形脈

5、沖經(jīng)傳輸后往往發(fā)生波形畸變。當(dāng)傳輸線上的電容較大時(shí)，波形的上升沿將明顯變壞；當(dāng)傳輸線較長，而且接受端的阻抗與傳輸線的阻抗不匹配時(shí)，在波形的上升沿和下降沿將產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象；當(dāng)其他脈沖信號通過導(dǎo)線間的分布電容或公共電源線疊加到矩形脈沖信號時(shí)，信號上將出現(xiàn)附加的噪聲。無論出現(xiàn)上述的那一種情況，都可以通過用施密特反相觸發(fā)器整形而得到比較理想的矩形脈沖波形。只要施密特觸發(fā)器的vt+和vt-設(shè)置得合適，均能受到滿意的整形效果。 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用1. 波形變換 可將三角波、正弦波等變成矩形波。 2. 脈沖波的整形 數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖在傳輸中經(jīng)常發(fā)生波形畸變，出現(xiàn)上升沿和下降沿不理想的情況，可用施密特觸發(fā)器

6、整形后，獲得較理想的矩形脈沖。 3. 脈沖鑒幅 幅度不同、不規(guī)則的脈沖信號時(shí)加到施密特觸發(fā)器的輸入端時(shí)，能選擇幅度大于欲設(shè)值的脈沖信號進(jìn)行輸出。 施密特觸發(fā)器常用芯片74LS18雙四輸入與非門（施密特觸發(fā)） 74LS19六反相器（施密特觸發(fā)） 74132、74LS132、74S132、74F132、74HC132四2輸入與非施密特觸發(fā)器觸發(fā)器 74221、74LS221、74 HC221、74 C221雙單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器（有施密特觸發(fā)器） 用555定時(shí)器可以構(gòu)成施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器電路及工作原理詳解什么叫觸發(fā)器施密特觸發(fā)電路（ 簡稱）是一種波形整形電路，當(dāng)任何波形的信號進(jìn)入電路時(shí)，輸出在正

7、、負(fù)飽和之間跳動(dòng)，產(chǎn)生方波或脈波輸出。不同于比較器，施密特觸發(fā)電路有兩個(gè)臨界電壓且形成一個(gè)滯后區(qū)，可以防止在滯后范圍內(nèi)之噪聲干擾電路的正常工作。如遙控接收線路，傳感器輸入電路都會(huì)用到它整形。施密特觸發(fā)器一般比較器只有一個(gè)作比較的臨界電壓，若輸入端有噪聲來回多次穿越臨界電壓時(shí)，輸出端即受到干擾，其正負(fù)狀態(tài)產(chǎn)生不正常轉(zhuǎn)換，如圖1所示。             圖1  (a)反相比較器    (b)輸入輸出波形施密特觸發(fā)器如圖2 所

8、示，其輸出電壓經(jīng)由R1 、R2 分壓后送回到運(yùn)算放大器的非反相輸入端形成正反饋。因?yàn)檎答仌?huì)產(chǎn)生滯后（Hysteresis）現(xiàn)象，所以只要噪聲的大小在兩個(gè)臨界電壓（上臨界電壓及下臨界電壓）形成的滯后電壓范圍內(nèi)，即可避免噪聲誤觸發(fā)電路，如表1 所示    圖2  (a)反相斯密特觸發(fā)器       (b)輸入輸出波形 表1施密特觸發(fā)器的滯后特性上臨界電壓VTH下臨界電壓VTL滯后寬度（電壓）VHVTL<噪聲<VTH輸入端信號I 上升到比VTH 大時(shí)，觸發(fā)電

9、路使O 轉(zhuǎn)態(tài)輸入端信號I 下降到比VTL小時(shí)，觸發(fā)電路使O 轉(zhuǎn)態(tài)上、下臨界電壓差VH =VTH -VTL噪聲在容許的滯 后寬度范圍內(nèi)，O 維持穩(wěn)定狀態(tài)反相施密特觸發(fā)器電路如圖2 所示，運(yùn)算放大器的輸出電壓在正、負(fù)飽和之間轉(zhuǎn)換:O= ±Vsat 。輸出電壓經(jīng)由R1 、R2 分壓后反饋到非反相輸入端：+= O，其中反饋因數(shù)= 當(dāng)O為正飽和狀態(tài)（+Vsat  ）時(shí)，由正反饋得上臨界電壓當(dāng)O 為負(fù)飽和狀態(tài)（- Vsat  ）時(shí)，由正反饋得下臨界電壓VTH 與VTL 之間的電壓差為滯后電壓：2R1     

10、0; 圖3   (a)輸入、輸出波形     (b)轉(zhuǎn)換特性曲線輸入、輸出波形及轉(zhuǎn)換特性曲線如圖3(b)所示。當(dāng)輸入信號上升到大于上臨界電壓VTH 時(shí)，輸出信號由正狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)狀態(tài)即： I VTHo = - Vsat 當(dāng)輸入信號下降到小于下臨界電壓VTL 時(shí)，輸出信號由負(fù)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎隣顟B(tài)即： I VTLo = + Vsat 輸出信號在正、負(fù)兩狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變，輸出波形為方波。非反相施密特電路         &

11、#160;                                             圖4 非反相史密特觸發(fā)器  非反相施密特

12、電路的輸入信號與反饋信號均接至非反相輸入端，如圖4所示。由重迭定理可得非反相端電壓反相輸入端接地：-= 0，當(dāng)+ = - = 0 時(shí)的輸入電壓即為臨界電壓。將+ = 0 代入上式得整理后得臨界電壓當(dāng)o 為負(fù)飽和狀態(tài)時(shí)，可得上臨界電壓當(dāng)o為正飽和狀態(tài)時(shí)，可得下臨界電壓，VTH與VTL之間的電壓差為滯后電壓：       圖5 (a)計(jì)算機(jī)仿真圖     （b）轉(zhuǎn)換特性曲線 輸入、輸出波形與轉(zhuǎn)換特性曲線如圖5所示。當(dāng)輸入信號下降到小于下臨界電壓VTL 時(shí)，輸出信號由正狀

13、態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)狀態(tài)：o< VTLo = - Vsat  當(dāng)輸入信號上升到大于上臨界電壓VTH 時(shí)，輸出信號由負(fù)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎隣顟B(tài)： o VTLo = + Vsat  輸出信號在正、負(fù)兩狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變，輸出波形為方波。史密特觸發(fā)器電路原理實(shí)驗(yàn)如圖6，當(dāng)Vi 大于VR 時(shí)運(yùn)算放大器的輸出會(huì)得到一個(gè)正向電壓輸出；若VR 大于Vi 時(shí)則會(huì)得到一個(gè)負(fù)電壓。電壓的大小則由兩個(gè)齊紊二極管來限壓。理想的運(yùn)算放大器其輸出上升時(shí)間為0，而在實(shí)際的電路上是上可能得到這么理想的曲線，一般從負(fù)壓上升到正壓需要一小段的上升時(shí)間。換言之，運(yùn)算放大器并上能立刻反應(yīng)Vi 及VR 所形成的電壓差。如果參考電壓VR 固定，那么當(dāng)Vi 慢慢增加時(shí)，僅在Vi-VR>=V1 時(shí)。運(yùn)算放大器的輸出達(dá)到Vmax；而當(dāng)Vi 漸漸減小時(shí)卻必須于Vi-VR<=V1 伏特時(shí)，輸出才為Vmin。也即，欲達(dá)Vmax 及Vmin 輸出電壓的條件上一樣，兩者Vi-VR值相差V1，這種情形稱為遲滯(hysteresis)現(xiàn)象。史密特觸發(fā)器便是利用這種現(xiàn)象而做成的電路。反相的史密特觸發(fā)器，輸出電壓經(jīng)由分壓電路回授至運(yùn)算放大器，參考電壓則加在R1 及R2 的末端?；厥?值為R2/(R1+R2)，此