Danas opisujemo još jedna nova komponenta dodana na našu listu, Schmitt Trigger, mnogima nepoznata koja će sada prestati da bude misterija. A mi ćemo opisati sve što treba da znate o njemu, kao što je šta je, čemu služi, kako ovaj elektronski uređaj radi, pa čak i tada ga možete integrisati sa svojim projektima sa Arduino, Itd
Pa, da vidimo šta nam ovaj element može učiniti...
Neophodni prethodni koncepti
Prije nego što počnete sa Schmitt Triggerom, neophodno je definisati par pojmova to će vam dobro doći da bolje razumete šta je to i kako funkcioniše. mislim na:
- Komparator: U elektronici, komparator je uređaj koji upoređuje dva napona ili struje i daje digitalni signal koji pokazuje koji je veći. Ima dva analogna ulazna terminala i jedan binarni digitalni izlaz. Ovo je važno napomenuti, pošto je Schmitt okidač vrsta komparatora. Dodatno, ovaj komparator se sastoji od specijalizovanog diferencijalnog pojačala visokog pojačanja.
- Histereza: Histereza je svojstvo u kojem stanje sistema zavisi od njegove istorije. Na primjer, magnet može imati različite magnetne momente u magnetskom polju ovisno o tome kako se polje promijenilo u prošlosti, formirajući krivulje histereze. Ovo svojstvo se uočava u feromagnetnim i feroelektričnim materijalima i prirodnim fenomenima kao što su deformacije gume i legure sa pamćenjem oblika. Histereza je povezana s nepovratnim promjenama, kao što su fazni prijelazi, i uobičajena je u prirodnim sistemima. Zašto bi ovo trebao znati? Pa, zato što je Schmitt Trigger komparatorski krug sa histerezom.
Šta je Schmitt Trigger?
Un Schmitt Trigger, također poznat kao Schmitt trigger na španjolskom, je elektronski komparatorski sklop koji pretvara analogni ulazni signal u digitalni izlazni signal. To radi primjenom pozitivne povratne sprege za generiranje histerezne točke prebacivanja, što znači da je prag za prebacivanje između logičkog "visokog" i "niskog" stanja različit za porast i pad ulaznog signala. Ovo histeretično ponašanje sprečava neželjene fluktuacije i obezbeđuje marginu tolerancije za bučne ulazne signale ili ulazne signale sa malim podrhtavanjem.
Dizajn je kreiran po prvi put Otto H. Schmitt 1934. godine, otuda i njegovo ime. Od tada se ova elektronska komponenta široko koristi u mnoštvu aplikacija, kao što ćemo vidjeti kasnije. Osim toga, trebali biste znati da je obično inkapsuliran u integrirano kolo ili čip, obično DIP, i da se obično sastoji od operaciono pojačalo (op-amp) Uz pozitivnu povratnu spregu preko otpornika, jedan neinvertirajući (+) ulaz i jedan invertirajući (-) ulaz op-ampa povezani su kroz lanac otpornika, a dodatni otpornik je također uključen za pozitivnu povratnu spregu sa izlaza na invertirajući ulaz .
Što se tiče histeretsko ponašanje, mora se reći da kada ulazni signal pređe određeni gornji prag, izlaz Schmitt Triggera se mijenja u "visok", a ako ulazni signal padne ispod drugačijeg donjeg praga, izlaz se mijenja u "niski". Razlika između dva praga naziva se histerezis prozor i bitna je za histerezno ponašanje. Ovo ima prednosti jer izbjegava neželjene brze odgovore zbog malih fluktuacija ili šuma u ulaznom signalu. Stoga nudi otpornost na buku.
Schmitt okidač je naviknut poboljšati otpornost na buku u krugu sa jednim ulaznim pragom. U ovom slučaju, šumni signal blizu praga može uzrokovati brze promjene u izlazu zbog šuma. Schmittov okidač, imajući dva praga, izbjegava neželjene promjene, budući da šumni signal blizu praga samo proizvodi promjenu u izlazu; Da bi izazvao drugu promjenu, signal se mora pomaknuti preko drugog praga.
Un praktični primjer Uključuje pojačanu infracrvenu fotodiodu koja generiše signal koji se mijenja između ekstremnih vrijednosti. Ovaj signal se izglađuje niskopropusnim filterom, a filtrirani izlaz je povezan sa Schmittovim okidačem. Ovaj uređaj osigurava da izlaz ide od niske do visoke samo nakon što infracrveni signal pobuđuje fotodiodu duže od poznatog perioda. Jednom kada je Schmitt okidač visok, vraća se na nisko stanje tek nakon što infracrveni signal prestane da uzbuđuje fotodiodu duže od sličnog poznatog perioda. Time se izbjegavaju lažne promjene uzrokovane bukom iz okoline. Schmitt okidači su uobičajeni u sklopnim krugovima, kao što su prekidači za odbijanje.
Kako radi Schmitt Trigger
Krugovi sa histerezom su zasnovani na pozitivne povratne informacije, što omogućava pretvaranje bilo kojeg aktivnog kola u Schmitt okidač primjenom pozitivne povratne sprege sa pojačanjem petlje većim od jedan. Pozitivna povratna informacija uključuje dodavanje dijela izlaznog napona ulaznom naponu. Ova kola, koja uključuju atenuator, sabirač i pojačalo koje djeluju kao komparator, mogu se implementirati korištenjem tri specifične tehnike.
Prve dvije tehnike su verzije dualni (serijski i paralelni) opšteg sistema pozitivne povratne sprege. U ovim konfiguracijama, izlazni napon modifikuje efektivnu razliku ulaznog napona komparatora, bilo 'smanjenjem praga' ili 'povećavanjem ulaznog napona kola'. Ove konfiguracije uključuju svojstva praga i memorije u jedan element. Umjesto toga, treća tehnika razdvaja svojstva praga i memorije, pružajući veću fleksibilnost u implementaciji kola.
Uslužni programi i aplikacije
Schmitt okidači se mogu koristiti za nekoliko praktičnih primjena ovisno o konfiguraciji, na primjer:
- Analogno digitalno pretvaranje- Ova komponenta je zapravo jednobitni analogno-digitalni pretvarač. Kada signal dostigne dati nivo, prelazi iz svog niskog u visoko stanje.
- Detekcija nivoa- sposoban je za detekciju nivoa. Prilikom izrade ove aplikacije potrebno je uzeti u obzir napon histereze kako bi se kolo promijenilo za traženi napon.
- Prijem na liniji- Prilikom dovođenja podatkovne linije koja je možda uhvatila šum do logičke kapije, potrebno je osigurati da se nivo logičkog izlaza mijenja samo kada se informacije mijenjaju, a ne kao rezultat lažnog hvatanja šuma. Upotreba Schmittovog okidača omogućava da šum od vrha do vrha dostigne nivo histereze prije nego što može doći do lažnog okidanja.
Kao konkretnije slučajeve, možete ih vidjeti u kolima gdje želite da eliminišete odbijanja u mehaničkim dugmadima, u generatorima pravokutnih talasa, u detektorima nivoa, u krugovima za zaštitu od buke linije podataka, generatorima impulsa i poznatim pretvaračima ADC.
Koristi se kao oscilator
Schmittov okidač je bistabilni multivibrator koji može se koristiti za implementaciju druge vrste multivibratora, relaksacioni oscilator. Ovo se postiže povezivanjem jednog RC integratorskog kola između izlaza i ulaza invertovanog Schmitt trigera. Na izlazu će biti kontinuirani pravokutni val čija frekvencija ovisi o vrijednostima R i C, kao i o graničnim tačkama Schmittovog okidača. Budući da jedan IC može obezbijediti nekoliko Schmitt okidača (na primjer, CMOS uređaj serije 4000 40106 sadrži njih 6), dodatni dio IC-a može se brzo koristiti kao jednostavan i pouzdan oscilator sa samo dvije eksterne komponente. .
U ovom slučaju, Schmittov okidač baziran na komparatoru koristi se u njegovoj obrnutoj konfiguraciji. Dodatno, spora negativna povratna informacija je dodana sa RC integrativnom mrežom. Rezultat je to izlaz se automatski kreće od VSS do VDD kako se kondenzator puni od jednog praga Schmittovog okidača do drugog.
pin out
Morate imati na umu da prema pinout model Može se promijeniti, pa preporučujem da uvijek vidite specifikaciju proizvođača koja odgovara modelu koji ste kupili. Međutim, kao primjer, ovdje imamo 74LS14 TTL čip sa 6 okidača unutra. Dakle, imamo jedan DIP pin koji će biti za Vcc napajanje, a drugi za uzemljenje ili GND. Ovako se napajaju svi trigeri, a onda će biti stvar korištenja ulaza i izlaza koji vama odgovaraju.
Gde kupiti
I na kraju, ako želite kupite jedan od ovih Schmitt Triggera, Možete ih pronaći u specijalizovanim prodavnicama ili na platformama za online prodaju kao što je Amazon:
