施密特触发器电路原理

什么叫触发器
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。
施密特触发器
一般比较器只有一个作比较的临界电压，若输入端有噪声来回多次穿越临界电压时，输出端即受到干扰，其正负状态产生不正常转换，如图1所示。


图1 (a)反相比较器 (b)输入输出波形
施密特触发器如图2 所示，其输出电压经由R1 、R2 分压后送回到运算放大器的非反相输入端形成正反馈。因为正反馈会产生滞后（Hysteresis）现象，所以只要噪声的大小在两个临界电压（上临界电压及下临界电压）形成的滞后电压范围内，即可避免噪声误触发电路，如表1 所示838电子


图2 (a)反相斯密特触发器 (b)输入输出波形
表1施密特触发器的滞后特性
上临界电压VTH
下临界电压VTL
滞后宽度（电压）VH
VTLVTH
输入端信号νI 上升到比VTH 大时，触发电路使νO 转态
输入端信号νI 下降到比VTL 小时，触发电路使νO 转态
上、下临界电压差VH =VTH -VTL
噪声在容许的滞 后宽度范围内，νO 维持稳定状态 反相施密特触发器
电路如图2 所示，运算放大器的输出电压在正、负饱和之间转换:
νO= ±Vsat 。输出电压经由R1 、R2 分压后反馈到非反相输入端：ν+= βνO，
其中反馈因数=


当νO为正饱和状态（+Vsat ）时，由正反馈得上临界电压


当νO 为负饱和状态（- Vsat ）时，由正反馈得下临界电压

VTH 与VTL 之间的电压差为滞后电压：

2R1


图3 (a)输入、输出波形 (b)转换特性曲线
输入、输出波形及转换特性曲线如图3(b)所示。
当输入信号上升到大于上临界电压VTH 时，输出信号由正状态转变为负状态即：
νI ＞VTH→νo = - Vsat
当输入信号下降到小于下临界电压VTL 时，输出信号由负状态转变为正状态即：
νI ＜VTL→νo = + Vsat
输出信号在正、负两状态之间转变，输出波形为方波。
非反相施密特电路


图4 非反相史密特触发器
非反相施密特电路的输入信号与反馈信号均接至非反相输入端，如图4所示。
由重迭定理可得非反相端电压

反相输入端接地： ν- = 0，当ν+ = ν- = 0 时的输入电压即为临界电压。

将ν+ = 0 代入上式得


整理后得临界电压

当νo 为负饱和状态时，可得上临界电压

当νo为正饱和状态时，可得下临界电压，

VTH与VTL之间的电压差为滞后电压：




图5 (a)计算机仿真图 （b）转换特性曲线
输入、输出波形与转换特性曲线如图5所示。
当输入信号下降到小于下临界电压VTL 时，输出信号由正状态转变为负状态：
νo TL →νo = - Vsat
当输入信号上升到大于上临界电压VTH 时，输出信号由负状态转变为正状态：
νo ＞ VTL →νo = + Vsat
输出信号在正、负两状态之间转变，输出波形为方波。
史密特触发器电路原理实验：
如图6，当Vi 大于VR 时运算放大器的输出会得到一个正向电压输出；若VR大于Vi时则会得到一个负电压。电压的大小则由两个齐紊二极管来限压。理想的运算放大器其输出上升时间为0，而在实际的电路上是上可能得到这么理想的曲线，一般从负压上升到正压需要一小段的上升时间。换言之，运算放大器并上能立刻反应Vi 及VR 所形成的电压差。如果参考电压VR 固定，那么当Vi 慢慢增加时，仅在Vi-VR