㈠ 晶體管構成的施密特觸發器
摘要 你好哦,晶體管施密特觸發器如下圖所示,電路由兩極電阻耦合共發射極晶體管放大器組成。與一般兩極電阻耦合放大器不同的是,兩個晶體管VT1,VT2共用一個發射極電阻R5,這就形成了強烈的正反饋。R2,R3是VT2的基極偏置電阻,R1,R4分別是VT1,VT2的集電極負載電阻。
㈡ 施密特電路圖
施密特觸發器不同於前述的各類觸發器,它具有以下特點:
1. 施密特觸發器屬於電平觸發,對於緩慢變化的信號仍然適用,當輸入信號達到某一定電壓值時,輸出電壓會發生突變。
2. 輸入信號增加和減少時,電路有不同的閾值電壓,它具有如圖10.9.1所示的傳輸特性。
10.9.1 CMOS門電路組成的施密特觸發器
由CMOS門組成的施密特觸發器如圖10.9.2所示。電路中兩個CMOS反相器串聯,分壓電阻R1、R2將輸出端的電壓反饋到輸入端對電路產生影響。
(a)邏輯電路 (b)邏輯符號
圖10.9.1 施密特電路的傳輸特性 圖10.9.2 CMOS反相器組成的施密特觸發器
假定電路中CMOS反相器的閾值電壓Vth≈VDD/2,R1< R2,且輸入信號vI為三角波,下面分析電路的工作過程。
由電路不難看出,G1門的輸入電平vⅠ1決定著電路的狀態,根據疊加原理有:
當vⅠ=0V時,G1門截止,G2門導通,輸出端vO=0V。此時vⅠ1≈0V。輸入從0V電壓逐漸增加,只要vⅠ1< Vth,則電路保持vO=0V不變。當vⅠ上升使得vⅠ1=Vth時,使電路產生如下正反饋過程:
這樣,電路狀態很快轉換為vO≈VDD, 此時VⅠ的值即為施密特觸發器在輸入信號正向增加時的閾值電壓,稱為正向閾值電壓,用VT+表示。即由式
得
所以
當vⅠ1>Vth時,電路狀態維持vO=VDD不變。vⅠ繼續上升至最大值後開始下降,當vⅠ1=Vth時,電路產生如下正反饋過程:
這樣電路又迅速轉換為vO≈0V的狀態,此時的輸入電平為vⅠ減小時的閾值電壓,稱為負向閾值電壓,用VT+表示。根據式
此時有
將VDD=2Vth代入可得
只要滿足vⅠ< VT-,施密特電路就穩定在vO≈0V的狀態。由式和式可求得回差電壓為
ΔVT=VT+-VT-
上式表明,回差電壓的大小可以改變R1、R2的比值來調節。電路工作波形及傳輸特性如圖10.9.3 所示。
圖10.9.3 施密特觸發器工作波形及傳輸特性
施密特反向器
10.9.2 用TTL門構成的施密特觸發器
圖10.9.4所示為用兩個TTL門構成的施密特觸發器電路。圖中 G1為與非門,G2為反相器,vⅠ通過電阻R1和R2來控制門的狀態。因為R1R2值不能取很大,因此串接二極體D,防止vO=VOH時,G2的負載電流過大。
圖10.9.4 兩級TTL門構成的施密特觸發器
當輸入vⅠ=0時,門G1截止,vO=VOH;門G2導通,輸出vO=VOL。當vⅠ逐步上升,使二極體D導通,則:
式中,VD為二極體D導通壓降,VOL≈0.3V≈0V.當v1上升到Vth時,由於G1另一輸入端v1』仍低於Vth,電路狀態不變。當vⅠ逐步上升至使v1』≥Vth(Vth為TTL門閾值電平)時,門G1將由截止轉為導通;門G2由導通轉為截止,vO=VOH,觸發器發生一次翻轉。此時vⅠ為上限觸發電平,如果忽略v1』=Vth時G1的輸入電流,則可得到
故得
只要輸入vⅠ>VT+,觸發器就處於輸出 vO=VOH的穩定狀態。
當輸入vⅠ逐步下降時,只要vⅠ≤Vth,門G1將由導通轉為截止,vO=VOH;門G2由截止轉為導通,vO=VOL,觸發器再次發生翻轉,此時vⅠ為下限觸發電平VT-=Vth,因此,電路的回差電壓
調整電阻R1和R2得分壓值,可以改變回差大小。其工作波形如圖10.9.3所示。
10.9.3 集成施密特觸發器
在集成門電路中,帶有施密特觸發器輸入的反相器和與非門,如施密特CMOS六反相器CC40106,施密特TTL四輸入雙與非門CT5413/CT7413等。集成施密特觸發器性能穩定,應用廣泛,下面以CMOS集成施密特觸發器CC40106為例介紹其工作原理。
圖10.9.5 CMOS集成施密特觸發器電路 (a) 電路圖 (b) 邏輯符號 (c) 傳輸特性曲線
由圖10.9.5(a)可見,它由施密特電路、整形及和緩沖輸出級組成。
1.施密特電路
施密特電路由P溝道MOS管TP1~TP3、N溝道MOS管TN4~TN6組成,設P溝道MOS管的開啟電壓VGS為VTP,N溝道MOS管開啟電壓VGS為VTN,輸入信號vⅠ為三角波。
當vⅠ=0時,TP1、TP2導通,TN4、TN5截止,電路中vO』為高電平(vO』≈VDD),TP9截止,TN10導通,v」為低電平,使TP11導通,TN12截止,vO=VOH。v0"使TP7導通,TN8截止,維持vO』≈VDD,vO』的高電平同時使Tp3截止,TN6導通且工作於源極輸出狀態。即TN5的源極TN4的漏極電位vS5≈VDD-VTN6,該電位較高。
vⅠ電位逐漸升高,當vⅠ>VTN4時,TN4先導通,由於TN5其源極電壓vS5較大,即使vⅠ>VDD/2,TN5仍不能導通,直至vⅠ繼續升高直至TP1、TP2趨於截止時,隨著其內阻增大,vO』和vS5才開始相應減少。
當vⅠ-VS5≥VTN5時,TN5導通,並引起如下正反饋過程:
於是TP1、TP2迅速截止,vO』為低電平,電路輸出狀態轉換為vO=0。
vO』的低電平使TN6截止,TP3導通且工作於源極輸出器狀態,TP2的源極電壓vS2≈0-VTP。
同理可分析,當vⅠ逐漸下降時,電路工作過程與vⅠ上升過程類似,只有當│vⅠ-vS2│>│VTP│時,電路又轉換為vO』為高電平,vO=VOH的狀態。
在VDD>>VTN +│VTP│的條件下,電路的正向閾值電壓VT+遠大於VDD/2,且隨著VDD增加而增加。在vⅠ下降過程中的負向閾值電壓VT-也要比VDD/2低得多。
由上述分析可知,電路在vⅠ上升和下降過程分別有不同的兩個閾值電壓,具有施密特電壓傳輸特性。其傳輸特性如圖10.9.3所示。
2.整形級
整形級由TP7、TP8、TP9、T10組成,電路為兩個首尾相連的反相器。在vO』上升和下降過程中,利用兩級反相器的正反饋作用可使輸出波形有陡直的上升沿和下降沿。
3.輸出級
輸出級為TP11和TN12組成的反相器,它不僅能起到與負載隔離的作用,而且提高了電路帶負載能力。
圖10.9.6所示為4輸入與非門(TTL)電路,圖中D1~D4構成四輸入二極體與門,T1、T2構成射級耦合雙穩態觸發器(施密特觸發器),T3、D5是射級跟隨器,完成電平轉移,T4、T5、T6構成推拉式輸出電路。
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㈢ 施密特觸發器你懂嗎~怎麼用運放構成一個簡單的施密特觸發器~~
一、
施密特觸發器有兩個穩定狀態,但與一般觸發器不同的是,施密特觸發器採用電位觸發方式,其狀態由輸入信號電位維持;對於負向遞減和正向遞增兩種不同變化方向的輸入信號,施密特觸發器有不同的閾值電壓。
㈣ 施密特觸發器 直流電壓低壓報警電路
直接選一個CMOS
施密特
反相器
,用12V供電。按後將24V采樣,取其1/4電壓作為輸入即可,此時為
低電平
輸出,接到
蜂鳴器
負極即可,蜂鳴器正極接電源正極!
手打不易,如有幫助請採納,謝謝!!
㈤ 施密特觸發器的實現
隧道二極體
施密特觸發器可以利用簡單的隧道二極體(英語:tunnel diode)實現,這種二極體的伏安特性在第一象限中是一條「N」形曲線。振盪輸入會使二極體的伏安特性從「N」形曲線的上升分支移動到另一分支,然後在輸入值超越上升和下降翻轉閾值時回到起點。不過,這類施密特觸發器的性能可以利用基於晶體管的元件來提升,因為基於晶體管的元件可以通過非常直接的利用正反饋來提升翻轉性能。
比較器
施密特觸發器常用接入正反饋的比較器來實現。對於這一電路,翻轉發生在接近地的位置,遲滯量由R1與R2的阻值控制。
比較器提取了兩個輸入之差的符號。當同相(+)輸入的電壓高於反相(-)輸入的電壓時,比較器輸出翻轉到高工作電壓+Vs;當同相(+)輸入的電壓低於反相(-)輸入的電壓時,比較器輸出翻轉到低工作電壓-Vs。這里的反相(-)輸入是接地的,因此這里的比較器實現了函數符號,具有二態輸出的特性,只有高和低兩種狀態,當同相(+)端連續輸入時總有相同的符號。
由於電阻網路將施密特觸發器的輸入端(即比較器的同相(+)端)和比較器的輸出端連接起來,施密特觸發器的表現類似比較器,能在不同的時刻翻轉電平,這取決於比較器的輸出是高還是低。若輸入是絕對值很大的負輸入,輸出將為低電平;若輸入是絕對值很大的正輸入,輸出將為高電平,這就實現了同相施密特觸發器的功能。不過對於取值處於兩個閾值之間的輸入,輸出狀態同時取決於輸入和輸出。例如,如果施密特觸發器的當前狀態是高電平,輸出會處於正電源+Vs上。這時V+就會成為Vin和+Vs間的分壓器。在這種情況下,只有當V+=0(接地)時,比較器才會翻轉到低電平。由電流守恆,可知此時滿足下列關系:
因此必須降低到低於-R1Vs/R2時,輸出才會翻轉狀態。一旦比較器的輸出翻轉到−Vs,翻轉回高電平的閾值就變成了+R1Vs/R2。這樣,電路就形成了一段圍繞原點的翻轉電壓帶,而觸發電平是±R1Vs/R2。只有當輸入電壓上升到電壓帶的上限,輸出才會翻轉到高電平;只有當輸入電壓下降到電壓帶的下限,輸出才會翻轉回低電平。若R1為0,R2為無窮大(即開路)。電壓帶的寬度會壓縮到0,此時電路就變成一個標准比較器 。輸出特性如右圖所示。閾值T由R1Vs/R2給出,輸出M的最大值是電源軌。 實際配置的非反相施密特觸發電路如下圖所示。
輸出特性曲線與上述基本配置的輸出曲線形狀相同,閾值大小也與上述配置滿足相同的關系。不同點在於上例的輸出電壓取決於供電電源,而這一電路的輸出電壓由兩個齊納二極體確定。在這一配置中,輸出電平可以通過選擇適宜的齊納二極體來改變,而輸出電平對於電源波動具有抵抗力,也就是說輸出電平提高了比較器的電源電壓抑制比(PSRR)。電阻R3用於限制通過二極體的電流,電阻R4將比較器的輸入漏電流引起的輸入失調電壓降低到最小。
兩個晶體管
在使用正反饋配置實現的施密特觸發器中,比較器自身可以實現的大部分復雜功能都沒有使用。因此,電路可以用兩個交叉耦合的晶體管來實現(即晶體管可以用另外一種方式來實現輸入級)。基於2個晶體管的施密特觸發電路如下圖所示。通路RC1 R1 R2設定了晶體管T2的基極電壓,不過,這一分壓通路會受到晶體管T1的影響,如果T1開路,通路將會提供更高的電壓。因此,在兩個狀態間翻轉的閾值電壓取決於觸發器的現態。
對於如上所示的NPN晶體管,當輸入電壓遠遠低於共射極電壓時,T1不會導通。晶體管T2的基極電壓由上述分壓電路決定。由於接入負反饋,共射極上所加的電壓必須幾乎與分壓電路上所確定的電壓幾乎一樣高,這樣就能使T2導通,並且觸發器的輸出是低電平狀態。當輸入電壓(T1基極電壓)上升到比電阻RE上的電壓(射極電壓)稍高時,T1將會導通。當T1開始導通時,T2不再導通,因為此時分壓通路提供的電壓低於T2基極電壓,而射極電壓不會降低,因為T1此時消耗通過RE的電流。此時T2不導通,觸發器過渡到高電平狀態。
此時觸發器處於高電平狀態,若輸入電壓降低得足夠多,則通過T1的電流會降低,這會降低T2的共射極電壓並提高其基極電壓。當T2開始導通時,RE上的電壓上升,然後會降低T1的基極-射極電位,T1不再導通。
在高電平狀態時,輸出電壓接近V+;但在低電平狀態時,輸出電壓仍會遠遠高於V−。因此在這種情況下,輸出電壓不夠低,無法達到邏輯低電平,這就需要在觸發器電路上附加放大器。
上述電路可以被簡化:R1可以用短路連接代替,這樣T2基極就直接連接到T1集電極,R2可以去掉並以開路代替。電路運行的關鍵是當T1接通(電流輸入基極的結果)時,通過RE的電流比T1截止時小,因為T1導通時會使T2截止,而當T2導通時,相比T1會為RE提供更大的通過電流。當流入RE的電流減小時,其上的電壓會降低,因此一旦電流開始流入T1,輸入電壓一定會降低以使T1回到截止狀態,這是因為此時T1的射極電壓已降低。這一施密特觸發緩沖器也可以變成一個施密特觸發反相器,而且在此過程中還能省去一個電阻,方法是將RK2以短接代替,並將Vout連接到T2射極而不是集電極。不過在這種情況下,RE的阻值應該更大,因為此時RE要充當輸出端的下拉電阻,作用是當輸出應該為低電平時,其會降低輸出端的電壓。若RE的阻值較小,其上只能產生一個較小的電壓,在輸出應該為數字低電平時,這一電壓實際上會提高輸出電壓。
㈥ 簡述施密特觸發器的主要特點
施密特觸發器也有兩個穩定狀態,但與一般觸發器不同的是,施密特觸發器採用電位觸發方式,其狀態由輸入信號電位維持;對於負向遞減和正向遞增兩種不同變化方向的輸入信號,施密特觸發器有不同的閥值電壓。
門電路有一個閾值電壓,當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電路的狀態將發生變化。施密特觸發器是一種特殊的門電路,與普通的門電路不同,施密特觸發器有兩個閾值電壓,分別稱為正向閾值電壓和負向閾值電壓。在輸入信號從低電平上升到高電平的過程中使電路狀態發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發生變化的輸入電壓稱為負向閾值電壓。正向閾值電壓與負向閾值電壓之差稱為回差電壓。
它是一種閾值開關電路,具有突變輸入——輸出特性的門電路。這種電路被設計成阻止輸入電壓出現微小變化(低於某一閾值)而引起的輸出電壓的改變。
利用施密特觸發器狀態轉換過程中的正反饋作用,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於vt+,即可在施密特觸發器的輸出端得到同等頻率的矩形脈沖信號。
當輸入電壓由低向高增加,到達v+時,輸出電壓發生突變,而輸入電壓vi由高變低,到達v-,輸出電壓發生突變,因而出現輸出電壓變化滯後的現象,可以看出對於要求一定延遲啟動的電路,它是特別適用的.
從感測器得到的矩形脈沖經傳輸後往往發生波形畸變。當傳輸線上的電容較大時,波形的上升沿將明顯變壞;當傳輸線較長,而且接受端的阻抗與傳輸線的阻抗不匹配時,在波形的上升沿和下降沿將產生振盪現象;當其他脈沖信號通過導線間的分布電容或公共電源線疊加到矩形脈沖信號時,信號上將出現附加的雜訊。無論出現上述的那一種情況,都可以通過用施密特反相觸發器整形而得到比較理想的矩形脈沖波形。只要施密特觸發器的vt+和vt-設置得合適,均能受到滿意的整形效果。
施密特觸發器的應用
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
數字系統中,矩形脈沖在傳輸中經常發生波形畸變,出現上升沿和下降沿不理想的情況,可用施密特觸發器整形後,獲得較理想的矩形脈沖。
3.
脈沖鑒幅
幅度不同、不規則的脈沖信號時加到施密特觸發器的輸入端時,能選擇幅度大於欲設值的脈沖信號進行輸出。
㈦ 施密特電路的功能是什麼
施密特電路
將555定時電路中的2,6引腳連接,就構成了施密特電路。
施密特電路的工作特點是:
有兩個穩定狀態,但是這兩個穩定狀態要靠輸入信號來維持,而且轉換也要靠輸入信號的轉換來實現
輸出電壓和輸入電壓具有迂迴特性,抗干擾能力強。
施密特電路的用途是:
整形:將不好的矩形波,變為較好的矩形波;
波形轉換:將三角波、正弦波和其它波形轉換為矩形波;轉換後的輸出波形與輸入波形相同;
幅度鑒別:可以將輸入信號中的幅度大於某一數值得信號檢測出來。
㈧ 施密特觸發器是雙穩態電路嗎
施密特觸發器雖然也有兩個穩態,但它並不簡單等同於雙穩態電路。
施密特觸發器是模擬電壓輸入,而且在不同的變化方向上具有不同的閾值,而普通的雙穩態電路不存在這種在不同的變化方向上具有不同閾值的特點,而且有些雙穩態電路是數字(邏輯)觸發信號輸入。
㈨ 施密特觸發器電路的工作條件是什麼
施密特觸發器電路的工作條件是:輸入電壓的變化范圍必須大於窗口電壓(閥值電壓、臨界電壓)的范圍,電路才有方波信號輸出。
施密特觸發電路( 簡稱)是一種波形整形電路,當任何波形的信號進入電路時,輸出在正、負飽和之間跳動,產生方波或脈波輸出。不同於比較器,施密特觸發電路有兩個臨界電壓且形成一個滯後區,可以防止在滯後范圍內之雜訊干擾電路的正常工作。如遙控接收線路,感測器輸入電路都會用到它整形。
㈩ 施密特觸發器是如何工作的
CD40106由六個施密特觸發器電路組成。每個電路均為在兩輸入端具有施密特觸發器功能的反相器。觸發器在信號的上升和下降沿的不同點開、關。上升電壓(V T+)和下降電壓(V T-)之差定義為滯後電壓。
2 4 6 8 10 12 數據輸出端
1 3 5 9 11 13 數據輸入端
14 電源正
7 接地
CD40106內部圖如右圖所示