• 施密特觸發器

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    施密特觸發器

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    電子學中,施密特觸發器是一種具有滯后功能的比較器電路,通過對比較器或差分放大器的非反相輸入施加正反饋來實現。 它是一種將模擬輸入信號轉換為數字輸出信號的有源電路。 該電路被命名為觸發器,因為輸出保持其值直到輸入變化足以觸發變化。 在同相配置中,當輸入高于選定閾值時,輸出為高電平。 當輸入低于不同的(較低的)所選閾值時,輸出為低電平,而當輸入介于兩個電平之間時,輸出保持其值。 這種雙閾值動作稱為滯后作用,意味著施密特觸發器具有記憶功能,可以充當雙穩態多諧振蕩器(鎖存器或觸發器)。 這兩種電路之間有著密切的聯系:施密特觸發器可以變成鎖存器,鎖存器可以變成施密特觸發器。

    施密特觸發器設備通常用于信號調節應用,以消除數字電路中使用的信號中的噪聲,尤其是開關中的機械觸點彈跳。 它們還用于閉環負反饋配置以實現張弛振蕩器,用于函數發生器和開關電源。

    發明

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    施密特觸發器是美國科學家 Otto H. Schmitt 于 1934 年在讀研究生時發明的,后來在他的博士論文(1937 年)中描述為一種熱電子觸發器。 這是施密特研究烏賊神經中神經沖動傳播的直接結果。

    實施

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    基本思想

    具有滯后的電路基于正反饋。 通過應用正反饋,使環路增益大于 1,可以使任何有源電路充當施密特觸發器。 通過將輸出電壓的一部分添加到輸入電壓來引入正反饋。 這些電路除了用作比較器的放大器外,還包含一個衰減器(右圖中的 B 框)和一個加法器(內部帶有 + 的圓圈)。 有三種具體技術可以實現這個總體思路。 其中前兩個是一般正反饋系統的雙重版本(串聯和并聯)。 在這些配置中,輸出電壓通過“降低閾值”或“增加電路輸入電壓”來增加比較器的有效差分輸入電壓; 閾值和內存屬性合并在一個元素中。 在第三種技術中,閾值和內存屬性是分開的。

    動態閾值(串聯反饋):當輸入電壓在某個方向超過閾值時,電路本身會將自己的閾值更改為相反的方向。 為此,它從閾值中減去一部分輸出電壓(等于在輸入電壓上增加電壓)。 因此,輸出影響閾值而不影響輸入電壓。 這些電路由具有“串聯正反饋”的差分放大器實現,其中輸入連接到反相輸入,輸出連接到非反相輸入。 在這種布置中,衰減和求和是分開的:分壓器充當衰減器,環路充當簡單的串聯電壓加法器。 例子有經典的晶體管發射極耦合施密特觸發器、運算放大器反相施密特觸發器等。

    修改輸入電壓(并聯反饋):當輸入電壓在某個方向超過閾值時,電路會在同一方向改變其輸入電壓(現在它會將其輸出電壓的一部分直接添加到輸入電壓)。 因此,輸出增加了輸入電壓并且不影響閾值。 這些電路可以通過具有“并行正反饋”的單端非反相放大器實現,其中輸入和輸出源通過電阻器連接到輸入。 這兩個電阻器形成一個加權并聯加法器,其中包含衰減和求和。 示例是不太熟悉的集電極-基極耦合施密特觸發器、運算放大器非反相施密特觸發器等。

    施密特觸發器

    一些表現出負電阻的電路和元件也可以以類似的方式起作用:負阻抗轉換器 (NIC)、氖隧道二極管(例如,在xxx象限具有 N 型電流-電壓特性的二極管)等。 在最后一種情況下,振蕩輸入將導致二極管從 N 的一個上升支路移動到另一個上升支路,并在輸入越過上升和下降開關閾值時再次返回。

    在這種情況下,兩個不同的單向閾值被分配給驅動雙穩態多諧振蕩器(鎖存器)或觸發器的兩個獨立的開環比較器(無滯后)。 當輸入電壓下降到高閾值時,觸發器切換為高電平;當輸入電壓上升到低閾值時,觸發器切換為低電平。

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    1. 施密特觸發器
    2. 發明
    3. 實施
    4. 基本思想

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