㈠ 晶体管构成的施密特触发器
摘要 你好哦,晶体管施密特触发器如下图所示,电路由两极电阻耦合共发射极晶体管放大器组成。与一般两极电阻耦合放大器不同的是,两个晶体管VT1,VT2共用一个发射极电阻R5,这就形成了强烈的正反馈。R2,R3是VT2的基极偏置电阻,R1,R4分别是VT1,VT2的集电极负载电阻。
㈡ 施密特电路图
施密特触发器不同于前述的各类触发器,它具有以下特点:
1. 施密特触发器属于电平触发,对于缓慢变化的信号仍然适用,当输入信号达到某一定电压值时,输出电压会发生突变。
2. 输入信号增加和减少时,电路有不同的阈值电压,它具有如图10.9.1所示的传输特性。
10.9.1 CMOS门电路组成的施密特触发器
由CMOS门组成的施密特触发器如图10.9.2所示。电路中两个CMOS反相器串联,分压电阻R1、R2将输出端的电压反馈到输入端对电路产生影响。
(a)逻辑电路 (b)逻辑符号
图10.9.1 施密特电路的传输特性 图10.9.2 CMOS反相器组成的施密特触发器
假定电路中CMOS反相器的阈值电压Vth≈VDD/2,R1< R2,且输入信号vI为三角波,下面分析电路的工作过程。
由电路不难看出,G1门的输入电平vⅠ1决定着电路的状态,根据叠加原理有:
当vⅠ=0V时,G1门截止,G2门导通,输出端vO=0V。此时vⅠ1≈0V。输入从0V电压逐渐增加,只要vⅠ1< Vth,则电路保持vO=0V不变。当vⅠ上升使得vⅠ1=Vth时,使电路产生如下正反馈过程:
这样,电路状态很快转换为vO≈VDD, 此时VⅠ的值即为施密特触发器在输入信号正向增加时的阈值电压,称为正向阈值电压,用VT+表示。即由式
得
所以
当vⅠ1>Vth时,电路状态维持vO=VDD不变。vⅠ继续上升至最大值后开始下降,当vⅠ1=Vth时,电路产生如下正反馈过程:
这样电路又迅速转换为vO≈0V的状态,此时的输入电平为vⅠ减小时的阈值电压,称为负向阈值电压,用VT+表示。根据式
此时有
将VDD=2Vth代入可得
只要满足vⅠ< VT-,施密特电路就稳定在vO≈0V的状态。由式和式可求得回差电压为
ΔVT=VT+-VT-
上式表明,回差电压的大小可以改变R1、R2的比值来调节。电路工作波形及传输特性如图10.9.3 所示。
图10.9.3 施密特触发器工作波形及传输特性
施密特反向器
10.9.2 用TTL门构成的施密特触发器
图10.9.4所示为用两个TTL门构成的施密特触发器电路。图中 G1为与非门,G2为反相器,vⅠ通过电阻R1和R2来控制门的状态。因为R1R2值不能取很大,因此串接二极管D,防止vO=VOH时,G2的负载电流过大。
图10.9.4 两级TTL门构成的施密特触发器
当输入vⅠ=0时,门G1截止,vO=VOH;门G2导通,输出vO=VOL。当vⅠ逐步上升,使二极管D导通,则:
式中,VD为二极管D导通压降,VOL≈0.3V≈0V.当v1上升到Vth时,由于G1另一输入端v1’仍低于Vth,电路状态不变。当vⅠ逐步上升至使v1’≥Vth(Vth为TTL门阈值电平)时,门G1将由截止转为导通;门G2由导通转为截止,vO=VOH,触发器发生一次翻转。此时vⅠ为上限触发电平,如果忽略v1’=Vth时G1的输入电流,则可得到
故得
只要输入vⅠ>VT+,触发器就处于输出 vO=VOH的稳定状态。
当输入vⅠ逐步下降时,只要vⅠ≤Vth,门G1将由导通转为截止,vO=VOH;门G2由截止转为导通,vO=VOL,触发器再次发生翻转,此时vⅠ为下限触发电平VT-=Vth,因此,电路的回差电压
调整电阻R1和R2得分压值,可以改变回差大小。其工作波形如图10.9.3所示。
10.9.3 集成施密特触发器
在集成门电路中,带有施密特触发器输入的反相器和与非门,如施密特CMOS六反相器CC40106,施密特TTL四输入双与非门CT5413/CT7413等。集成施密特触发器性能稳定,应用广泛,下面以CMOS集成施密特触发器CC40106为例介绍其工作原理。
图10.9.5 CMOS集成施密特触发器电路 (a) 电路图 (b) 逻辑符号 (c) 传输特性曲线
由图10.9.5(a)可见,它由施密特电路、整形及和缓冲输出级组成。
1.施密特电路
施密特电路由P沟道MOS管TP1~TP3、N沟道MOS管TN4~TN6组成,设P沟道MOS管的开启电压VGS为VTP,N沟道MOS管开启电压VGS为VTN,输入信号vⅠ为三角波。
当vⅠ=0时,TP1、TP2导通,TN4、TN5截止,电路中vO’为高电平(vO’≈VDD),TP9截止,TN10导通,v”为低电平,使TP11导通,TN12截止,vO=VOH。v0"使TP7导通,TN8截止,维持vO’≈VDD,vO’的高电平同时使Tp3截止,TN6导通且工作于源极输出状态。即TN5的源极TN4的漏极电位vS5≈VDD-VTN6,该电位较高。
vⅠ电位逐渐升高,当vⅠ>VTN4时,TN4先导通,由于TN5其源极电压vS5较大,即使vⅠ>VDD/2,TN5仍不能导通,直至vⅠ继续升高直至TP1、TP2趋于截止时,随着其内阻增大,vO’和vS5才开始相应减少。
当vⅠ-VS5≥VTN5时,TN5导通,并引起如下正反馈过程:
于是TP1、TP2迅速截止,vO’为低电平,电路输出状态转换为vO=0。
vO’的低电平使TN6截止,TP3导通且工作于源极输出器状态,TP2的源极电压vS2≈0-VTP。
同理可分析,当vⅠ逐渐下降时,电路工作过程与vⅠ上升过程类似,只有当│vⅠ-vS2│>│VTP│时,电路又转换为vO’为高电平,vO=VOH的状态。
在VDD>>VTN +│VTP│的条件下,电路的正向阈值电压VT+远大于VDD/2,且随着VDD增加而增加。在vⅠ下降过程中的负向阈值电压VT-也要比VDD/2低得多。
由上述分析可知,电路在vⅠ上升和下降过程分别有不同的两个阈值电压,具有施密特电压传输特性。其传输特性如图10.9.3所示。
2.整形级
整形级由TP7、TP8、TP9、T10组成,电路为两个首尾相连的反相器。在vO’上升和下降过程中,利用两级反相器的正反馈作用可使输出波形有陡直的上升沿和下降沿。
3.输出级
输出级为TP11和TN12组成的反相器,它不仅能起到与负载隔离的作用,而且提高了电路带负载能力。
图10.9.6所示为4输入与非门(TTL)电路,图中D1~D4构成四输入二极管与门,T1、T2构成射级耦合双稳态触发器(施密特触发器),T3、D5是射级跟随器,完成电平转移,T4、T5、T6构成推拉式输出电路。
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㈢ 施密特触发器你懂吗~怎么用运放构成一个简单的施密特触发器~~
一、
施密特触发器有两个稳定状态,但与一般触发器不同的是,施密特触发器采用电位触发方式,其状态由输入信号电位维持;对于负向递减和正向递增两种不同变化方向的输入信号,施密特触发器有不同的阈值电压。
㈣ 施密特触发器 直流电压低压报警电路
直接选一个CMOS
施密特
反相器
,用12V供电。按后将24V采样,取其1/4电压作为输入即可,此时为
低电平
输出,接到
蜂鸣器
负极即可,蜂鸣器正极接电源正极!
手打不易,如有帮助请采纳,谢谢!!
㈤ 施密特触发器的实现
隧道二极管
施密特触发器可以利用简单的隧道二极管(英语:tunnel diode)实现,这种二极管的伏安特性在第一象限中是一条“N”形曲线。振荡输入会使二极管的伏安特性从“N”形曲线的上升分支移动到另一分支,然后在输入值超越上升和下降翻转阈值时回到起点。不过,这类施密特触发器的性能可以利用基于晶体管的元件来提升,因为基于晶体管的元件可以通过非常直接的利用正反馈来提升翻转性能。
比较器
施密特触发器常用接入正反馈的比较器来实现。对于这一电路,翻转发生在接近地的位置,迟滞量由R1与R2的阻值控制。
比较器提取了两个输入之差的符号。当同相(+)输入的电压高于反相(-)输入的电压时,比较器输出翻转到高工作电压+Vs;当同相(+)输入的电压低于反相(-)输入的电压时,比较器输出翻转到低工作电压-Vs。这里的反相(-)输入是接地的,因此这里的比较器实现了函数符号,具有二态输出的特性,只有高和低两种状态,当同相(+)端连续输入时总有相同的符号。
由于电阻网络将施密特触发器的输入端(即比较器的同相(+)端)和比较器的输出端连接起来,施密特触发器的表现类似比较器,能在不同的时刻翻转电平,这取决于比较器的输出是高还是低。若输入是绝对值很大的负输入,输出将为低电平;若输入是绝对值很大的正输入,输出将为高电平,这就实现了同相施密特触发器的功能。不过对于取值处于两个阈值之间的输入,输出状态同时取决于输入和输出。例如,如果施密特触发器的当前状态是高电平,输出会处于正电源+Vs上。这时V+就会成为Vin和+Vs间的分压器。在这种情况下,只有当V+=0(接地)时,比较器才会翻转到低电平。由电流守恒,可知此时满足下列关系:
因此必须降低到低于-R1Vs/R2时,输出才会翻转状态。一旦比较器的输出翻转到−Vs,翻转回高电平的阈值就变成了+R1Vs/R2。这样,电路就形成了一段围绕原点的翻转电压带,而触发电平是±R1Vs/R2。只有当输入电压上升到电压带的上限,输出才会翻转到高电平;只有当输入电压下降到电压带的下限,输出才会翻转回低电平。若R1为0,R2为无穷大(即开路)。电压带的宽度会压缩到0,此时电路就变成一个标准比较器 。输出特性如右图所示。阈值T由R1Vs/R2给出,输出M的最大值是电源轨。 实际配置的非反相施密特触发电路如下图所示。
输出特性曲线与上述基本配置的输出曲线形状相同,阈值大小也与上述配置满足相同的关系。不同点在于上例的输出电压取决于供电电源,而这一电路的输出电压由两个齐纳二极管确定。在这一配置中,输出电平可以通过选择适宜的齐纳二极管来改变,而输出电平对于电源波动具有抵抗力,也就是说输出电平提高了比较器的电源电压抑制比(PSRR)。电阻R3用于限制通过二极管的电流,电阻R4将比较器的输入漏电流引起的输入失调电压降低到最小。
两个晶体管
在使用正反馈配置实现的施密特触发器中,比较器自身可以实现的大部分复杂功能都没有使用。因此,电路可以用两个交叉耦合的晶体管来实现(即晶体管可以用另外一种方式来实现输入级)。基于2个晶体管的施密特触发电路如下图所示。通路RC1 R1 R2设定了晶体管T2的基极电压,不过,这一分压通路会受到晶体管T1的影响,如果T1开路,通路将会提供更高的电压。因此,在两个状态间翻转的阈值电压取决于触发器的现态。
对于如上所示的NPN晶体管,当输入电压远远低于共射极电压时,T1不会导通。晶体管T2的基极电压由上述分压电路决定。由于接入负反馈,共射极上所加的电压必须几乎与分压电路上所确定的电压几乎一样高,这样就能使T2导通,并且触发器的输出是低电平状态。当输入电压(T1基极电压)上升到比电阻RE上的电压(射极电压)稍高时,T1将会导通。当T1开始导通时,T2不再导通,因为此时分压通路提供的电压低于T2基极电压,而射极电压不会降低,因为T1此时消耗通过RE的电流。此时T2不导通,触发器过渡到高电平状态。
此时触发器处于高电平状态,若输入电压降低得足够多,则通过T1的电流会降低,这会降低T2的共射极电压并提高其基极电压。当T2开始导通时,RE上的电压上升,然后会降低T1的基极-射极电位,T1不再导通。
在高电平状态时,输出电压接近V+;但在低电平状态时,输出电压仍会远远高于V−。因此在这种情况下,输出电压不够低,无法达到逻辑低电平,这就需要在触发器电路上附加放大器。
上述电路可以被简化:R1可以用短路连接代替,这样T2基极就直接连接到T1集电极,R2可以去掉并以开路代替。电路运行的关键是当T1接通(电流输入基极的结果)时,通过RE的电流比T1截止时小,因为T1导通时会使T2截止,而当T2导通时,相比T1会为RE提供更大的通过电流。当流入RE的电流减小时,其上的电压会降低,因此一旦电流开始流入T1,输入电压一定会降低以使T1回到截止状态,这是因为此时T1的射极电压已降低。这一施密特触发缓冲器也可以变成一个施密特触发反相器,而且在此过程中还能省去一个电阻,方法是将RK2以短接代替,并将Vout连接到T2射极而不是集电极。不过在这种情况下,RE的阻值应该更大,因为此时RE要充当输出端的下拉电阻,作用是当输出应该为低电平时,其会降低输出端的电压。若RE的阻值较小,其上只能产生一个较小的电压,在输出应该为数字低电平时,这一电压实际上会提高输出电压。
㈥ 简述施密特触发器的主要特点
施密特触发器也有两个稳定状态,但与一般触发器不同的是,施密特触发器采用电位触发方式,其状态由输入信号电位维持;对于负向递减和正向递增两种不同变化方向的输入信号,施密特触发器有不同的阀值电压。
门电路有一个阈值电压,当输入电压从低电平上升到阈值电压或从高电平下降到阈值电压时电路的状态将发生变化。施密特触发器是一种特殊的门电路,与普通的门电路不同,施密特触发器有两个阈值电压,分别称为正向阈值电压和负向阈值电压。在输入信号从低电平上升到高电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为正向阈值电压,在输入信号从高电平下降到低电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为负向阈值电压。正向阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压。
它是一种阈值开关电路,具有突变输入——输出特性的门电路。这种电路被设计成阻止输入电压出现微小变化(低于某一阈值)而引起的输出电压的改变。
利用施密特触发器状态转换过程中的正反馈作用,可以把边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。输入的信号只要幅度大于vt+,即可在施密特触发器的输出端得到同等频率的矩形脉冲信号。
当输入电压由低向高增加,到达v+时,输出电压发生突变,而输入电压vi由高变低,到达v-,输出电压发生突变,因而出现输出电压变化滞后的现象,可以看出对于要求一定延迟启动的电路,它是特别适用的.
从传感器得到的矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变。当传输线上的电容较大时,波形的上升沿将明显变坏;当传输线较长,而且接受端的阻抗与传输线的阻抗不匹配时,在波形的上升沿和下降沿将产生振荡现象;当其他脉冲信号通过导线间的分布电容或公共电源线叠加到矩形脉冲信号时,信号上将出现附加的噪声。无论出现上述的那一种情况,都可以通过用施密特反相触发器整形而得到比较理想的矩形脉冲波形。只要施密特触发器的vt+和vt-设置得合适,均能受到满意的整形效果。
施密特触发器的应用
1.
波形变换
可将三角波、正弦波等变成矩形波。
2.
脉冲波的整形
数字系统中,矩形脉冲在传输中经常发生波形畸变,出现上升沿和下降沿不理想的情况,可用施密特触发器整形后,获得较理想的矩形脉冲。
3.
脉冲鉴幅
幅度不同、不规则的脉冲信号时加到施密特触发器的输入端时,能选择幅度大于欲设值的脉冲信号进行输出。
㈦ 施密特电路的功能是什么
施密特电路
将555定时电路中的2,6引脚连接,就构成了施密特电路。
施密特电路的工作特点是:
有两个稳定状态,但是这两个稳定状态要靠输入信号来维持,而且转换也要靠输入信号的转换来实现
输出电压和输入电压具有迂回特性,抗干扰能力强。
施密特电路的用途是:
整形:将不好的矩形波,变为较好的矩形波;
波形转换:将三角波、正弦波和其它波形转换为矩形波;转换后的输出波形与输入波形相同;
幅度鉴别:可以将输入信号中的幅度大于某一数值得信号检测出来。
㈧ 施密特触发器是双稳态电路吗
施密特触发器虽然也有两个稳态,但它并不简单等同于双稳态电路。
施密特触发器是模拟电压输入,而且在不同的变化方向上具有不同的阈值,而普通的双稳态电路不存在这种在不同的变化方向上具有不同阈值的特点,而且有些双稳态电路是数字(逻辑)触发信号输入。
㈨ 施密特触发器电路的工作条件是什么
施密特触发器电路的工作条件是:输入电压的变化范围必须大于窗口电压(阀值电压、临界电压)的范围,电路才有方波信号输出。
施密特触发电路( 简称)是一种波形整形电路,当任何波形的信号进入电路时,输出在正、负饱和之间跳动,产生方波或脉波输出。不同于比较器,施密特触发电路有两个临界电压且形成一个滞后区,可以防止在滞后范围内之噪声干扰电路的正常工作。如遥控接收线路,传感器输入电路都会用到它整形。
㈩ 施密特触发器是如何工作的
CD40106由六个施密特触发器电路组成。每个电路均为在两输入端具有施密特触发器功能的反相器。触发器在信号的上升和下降沿的不同点开、关。上升电压(V T+)和下降电压(V T-)之差定义为滞后电压。
2 4 6 8 10 12 数据输出端
1 3 5 9 11 13 数据输入端
14 电源正
7 接地
CD40106内部图如右图所示