Dnes popisujeme ďalší nový komponent pridaný do nášho zoznamu, Schmittova spúšť, pre mnohých neznáma, ktorá teraz prestane byť záhadou. A popíšeme všetko, čo o ňom potrebujete vedieť, napríklad čo to je, na čo slúži, ako toto elektronické zariadenie funguje a dokonca ho môžete integrovať do svojich projektov pomocou Arduino, Atď
Poďme sa teda pozrieť, čo pre nás tento prvok môže urobiť...
Nevyhnutné predchádzajúce koncepty
Pred začatím s Schmitt Trigger je to nevyhnutné definovať pár pojmov to bude užitočné, aby ste lepšie pochopili, čo to je a ako to funguje. Mám na mysli:
- Komparátor: V elektronike je komparátor zariadenie, ktoré porovnáva dve napätia alebo prúdy a vydáva digitálny signál označujúci, ktorý je väčší. Má dve analógové vstupné svorky a jeden binárny digitálny výstup. Toto je dôležité poznamenať, pretože Schmittova spúšť je typ komparátora. Okrem toho tento komparátor pozostáva zo špecializovaného diferenciálneho zosilňovača s vysokým ziskom.
- Hysteréza: Hysterézia je vlastnosť, pri ktorej stav systému závisí od jeho histórie. Napríklad magnet môže mať rôzne magnetické momenty v magnetickom poli v závislosti od toho, ako sa pole v minulosti menilo, čím sa vytvorili hysterézne krivky. Táto vlastnosť sa pozoruje vo feromagnetických a feroelektrických materiáloch a prírodných javoch, ako je deformácia kaučukov a zliatin s tvarovou pamäťou. Hysteréza je spojená s nezvratnými zmenami, ako sú fázové prechody, a je bežná v prírodných systémoch. Prečo by ste to mali vedieť? Pretože Schmitt Trigger je komparačný obvod s hysterézou.
Čo je to Schmitt Trigger?
Un Schmitt Trigger, tiež známy ako Schmitt trigger v španielčine, je elektronický komparátorový obvod, ktorý konvertuje analógový vstupný signál na digitálny výstupný signál. Robí to aplikáciou pozitívnej spätnej väzby na generovanie hysteretického spínacieho bodu, čo znamená, že prahová hodnota pre prepínanie medzi logickými stavmi „vysoká“ a „nízka“ je odlišná pre nárast a pokles vstupného signálu. Toto hysteretické správanie zabraňuje nežiaducim výkyvom a poskytuje tolerančnú rezervu pre hlučné alebo malé chvenie vstupných signálov.
Dizajn bol vytvorený prvýkrát Otto H. Schmitt v roku 1934, odtiaľ jeho názov. Odvtedy sa tento elektronický komponent široko používa v mnohých aplikáciách, ako uvidíme neskôr. Okrem toho by ste mali vedieť, že je zvyčajne zapuzdrený v integrovanom obvode alebo čipe, zvyčajne DIP, a že bežne pozostáva z operačný zosilňovač (op-amp) S pozitívnou spätnou väzbou cez odpory je jeden neinvertujúci (+) vstup a jeden invertujúci (-) vstup operačného zosilňovača pripojený cez reťaz odporov a dodatočný odpor je tiež zahrnutý pre pozitívnu spätnú väzbu z výstupu na invertujúci vstup. .
Pokiaľ ide o hysteretické správanie, treba povedať, že keď vstupný signál prekročí určitú hornú hranicu, výstup Schmitt Trigger sa zmení na „high“ a ak vstupný signál klesne pod inú dolnú hranicu, výstup sa zmení na „low“. Rozdiel medzi týmito dvoma prahmi sa nazýva hysterézne okno a je nevyhnutný pre hysterézne správanie. To má výhody, pretože sa vyhýba nežiaducim rýchlym odozvám v dôsledku malých výkyvov alebo šumu vo vstupnom signáli. Preto ponúka odolnosť voči hluku.
Schmittova spúšť je zvyknutá zlepšiť odolnosť proti hluku v okruhu s jedným vstupným prahom. V tomto prípade môže zašumený signál v blízkosti prahu spôsobiť rýchle zmeny na výstupe v dôsledku šumu. Schmittova spúšť tým, že má dva prahové hodnoty, zabraňuje nežiaducim zmenám, pretože zašumený signál v blízkosti prahu spôsobuje iba zmenu na výstupe; Aby došlo k ďalšej zmene, signál sa musí posunúť za inú prahovú hodnotu.
Un praktický príklad Ide o zosilnenú infračervenú fotodiódu, ktorá generuje signál, ktorý sa mení medzi extrémnymi hodnotami. Tento signál je vyhladený dolnopriepustným filtrom a filtrovaný výstup je pripojený k Schmittovej spúšti. Toto zariadenie zaisťuje, že výstup prejde z nízkeho na vysoký až potom, čo infračervený signál vybudí fotodiódu na dlhšie ako známe obdobie. Keď je Schmittova spúšť vysoká, vráti sa na nízku hodnotu až potom, čo infračervený signál prestane budiť fotodiódu na dlhšie ako podobné známe obdobie. Tým sa zabráni rušivým zmenám spôsobeným okolitým hlukom. Schmittove spúšte sú bežné v spínacích obvodoch, ako sú odskokové spínače.
Ako funguje Schmitt Trigger
Obvody s hysterézou sú založené na Pozitívna spätná väzba, čo umožňuje previesť akýkoľvek aktívny obvod na spúšť Schmitt aplikáciou kladnej spätnej väzby so ziskom slučky väčším ako jedna. Pozitívna spätná väzba zahŕňa pridanie časti výstupného napätia k vstupnému napätiu. Tieto obvody, ktoré zahŕňajú atenuátor, sčítačku a zosilňovač pôsobiaci ako komparátor, môžu byť implementované pomocou troch špecifických techník.
Prvé dve techniky sú verzia duálny (sériový a paralelný) všeobecného systému pozitívnej spätnej väzby. V týchto konfiguráciách výstupné napätie modifikuje efektívny rozdiel vstupného napätia komparátora buď „znížením prahu“ alebo „zvýšením vstupného napätia obvodu“. Tieto konfigurácie zahŕňajú prahové a pamäťové vlastnosti do jedného prvku. Namiesto toho tretia technika oddeľuje prahové a pamäťové vlastnosti, čím poskytuje väčšiu flexibilitu pri implementácii obvodu.
Pomôcky a aplikácie
Schmitt Triggers je možné použiť pre niekoľko praktických aplikácií v závislosti od konfigurácie, napríklad:
- Analógovo-digitálny prevod- Tento komponent je v skutočnosti jednobitový analógovo-digitálny prevodník. Keď signál dosiahne danú úroveň, zmení sa z nízkeho na vysoký stav.
- Detekcia hladiny- je schopný poskytnúť detekciu hladiny. Pri tejto aplikácii je potrebné brať do úvahy hysterézne napätie, aby sa obvod zmenil o požadované napätie.
- Príjem linky- Pri privádzaní dátovej linky, ktorá mohla zachytiť šum, na logické hradlo je potrebné zabezpečiť, aby sa úroveň logického výstupu menila len pri zmene informácie a nie v dôsledku zachytenia rušivého šumu. Použitie Schmittovej spúšte umožňuje, aby vrcholový šum dosiahol úroveň hysterézie skôr, ako môže dôjsť k falošnému spusteniu.
Ako konkrétnejšie prípady ich môžete vidieť v obvodoch, kde chcete eliminovať odskoky v mechanických tlačidlách, v generátoroch štvorcových vĺn, v detektoroch úrovne, v obvodoch ochrany proti šumu dátových liniek, generátoroch impulzov a známych prevodníkoch.
Použitie ako oscilátor
Schmittova spúšť je bistabilný multivibrátor, ktorý možno použiť na implementáciu iného typu multivibrátora, relaxačný oscilátor. Toto je dosiahnuté pripojením jedného RC integračného obvodu medzi výstup a vstup invertovanej Schmittovej spúšte. Výstupom bude súvislá štvorcová vlna, ktorej frekvencia závisí od hodnôt R a C, ako aj od prahových bodov Schmittovej spúšte. Keďže jeden integrovaný obvod môže poskytnúť niekoľko Schmittových spúšťačov (napríklad CMOS zariadenie typu 4000 série 40106 ich obsahuje 6), ďalšiu časť integrovaného obvodu je možné rýchlo použiť ako jednoduchý a spoľahlivý oscilátor len s dvoma externými komponentmi.
V tomto prípade sa používa Schmittova spúšť založená na komparátore v obrátenej konfigurácii. Okrem toho je pridaná pomalá negatívna spätná väzba s integračnou sieťou RC. Výsledok je taký výstup sa automaticky pohybuje od VSS po VDD ako sa kondenzátor nabíja z jednej prahovej hodnoty Schmittovej spúšte na druhú.
vypichnúť
Musíte mať na pamäti, že podľa model pinout Môže sa meniť, preto odporúčam, aby ste si vždy pozreli údajový list výrobcu zodpovedajúci modelu, ktorý ste si zakúpili. Ako príklad tu však máme čip 74LS14 TTL so 6 spúšťačmi vo vnútri. Preto máme jeden DIP kolík, ktorý bude pre napájanie Vcc, a ďalší pre uzemnenie alebo GND. Takto sú napájané všetky spúšte a potom už pôjde o to použiť vstup a výstup, ktorý vám vyhovuje.
Kde kúpiť
Nakoniec, ak chcete kúpte si jeden z týchto Schmitt Trigger, Nájdete ich v špecializovaných predajniach alebo na online predajných platformách, ako je Amazon:
