Dnes popisujeme další nová součást přidána do našeho seznamu, Schmittův spouštěč, pro mnohé neznámá, která nyní přestane být záhadou. A my vám popíšeme vše, co o něm potřebujete vědět, například co to je, k čemu slouží, jak toto elektronické zařízení funguje, a dokonce ho můžete integrovat do svých projektů s Arduino, Etc.
Pojďme se tedy podívat, co pro nás tento prvek může udělat...
Nezbytné předchozí koncepty
Než začnete se Schmitt Triggerem, je to nutné definovat pár pojmů to se bude hodit k lepšímu pochopení, co to je a jak to funguje. Mám na mysli:
- Komparátor: V elektronice je komparátor zařízení, které porovnává dvě napětí nebo proudy a vydává digitální signál udávající, který je větší. Má dvě analogové vstupní svorky a jeden binární digitální výstup. To je důležité si uvědomit, protože Schmittova spoušť je typ komparátoru. Navíc se tento komparátor skládá ze specializovaného diferenciálního zesilovače s vysokým ziskem.
- Hystereze: Hystereze je vlastnost, ve které stav systému závisí na jeho historii. Například magnet může mít různé magnetické momenty v magnetickém poli v závislosti na tom, jak se pole v minulosti měnilo, čímž se vytvořily hysterezní křivky. Tato vlastnost je pozorována u feromagnetických a feroelektrických materiálů a přírodních jevů, jako je deformace pryží a slitin s tvarovou pamětí. Hystereze je spojena s nevratnými změnami, jako jsou fázové přechody, a je běžná v přírodních systémech. Proč byste to měli vědět? No, protože Schmitt Trigger je komparační obvod s hysterezí.
Co je to Schmittův spouštěč?
Un Schmittův spouštěč, také známý jako spouštěč Schmitt ve španělštině, je elektronický komparační obvod, který převádí analogový vstupní signál na digitální výstupní signál. Provádí to aplikací kladné zpětné vazby pro generování hysteretického spínacího bodu, což znamená, že práh pro přepínání mezi logickými stavy „vysoký“ a „nízký“ je odlišný pro vzestup a pokles vstupního signálu. Toto hysteretické chování zabraňuje nežádoucím výkyvům a poskytuje toleranční rezervu pro hlučné nebo malé jitter vstupní signály.
Design vznikl poprvé Otto H. Schmitt v roce 1934, odtud jeho název. Od té doby je tato elektronická součást široce používána v mnoha aplikacích, jak uvidíme později. Kromě toho byste měli vědět, že je obvykle zapouzdřen v integrovaném obvodu nebo čipu, obvykle DIP, a že se běžně skládá z operační zesilovač (op-amp) S kladnou zpětnou vazbou přes odpory je jeden neinvertující (+) vstup a jeden invertující (-) vstup operačního zesilovače připojen přes řetězec odporů a je také zahrnut další rezistor pro kladnou zpětnou vazbu z výstupu na invertující vstup. .
Týkající se hysterické chování, je třeba říci, že když vstupní signál překročí určitou horní práh, výstup Schmitt Trigger se změní na "high", a pokud vstupní signál klesne pod jinou spodní prahovou hodnotu, výstup se změní na "low". Rozdíl mezi těmito dvěma prahy se nazývá hysterezní okno a je zásadní pro hysterezní chování. To má výhody, protože se vyhnete nechtěným rychlým odezvám v důsledku malých kolísání nebo šumu ve vstupním signálu. Proto nabízí odolnost vůči hluku.
Schmittova spoušť je zvyklá zlepšit odolnost proti hluku v okruhu s jedním prahem vstupu. V tomto případě může zašuměný signál v blízkosti prahové hodnoty způsobit rychlé změny na výstupu v důsledku šumu. Schmittův spouštěč tím, že má dva prahové hodnoty, se vyhýbá nechtěným změnám, protože zašuměný signál v blízkosti prahu pouze způsobí změnu na výstupu; Aby došlo k další změně, musí se signál přesunout za jinou prahovou hodnotu.
Un praktický příklad Jedná se o zesílenou infračervenou fotodiodu, která generuje signál, který se mění mezi extrémními hodnotami. Tento signál je vyhlazen dolní propustí a filtrovaný výstup je připojen k Schmittově spouštěči. Toto zařízení zajišťuje, že výstup přejde z nízkého do vysokého pouze poté, co infračervený signál vybudí fotodiodu déle než známou dobu. Jakmile je Schmittova spoušť vysoká, vrátí se na nízkou hodnotu až poté, co infračervený signál přestane budit fotodiodu na delší dobu, než je podobná známá doba. Tím se zabrání nežádoucím změnám způsobeným okolním hlukem. Schmittovy spouštěče jsou běžné ve spínacích obvodech, jako jsou odskokové spínače.
Jak funguje Schmitt Trigger
Obvody s hysterezí jsou založeny na Pozitivní zpětná vazba, což umožňuje převést jakýkoli aktivní obvod na spouštěč Schmitt aplikací kladné zpětné vazby se ziskem smyčky větším než jedna. Kladná zpětná vazba zahrnuje přidání části výstupního napětí ke vstupnímu napětí. Tyto obvody, které zahrnují atenuátor, sčítačku a zesilovač fungující jako komparátor, lze implementovat pomocí tří specifických technik.
První dvě techniky jsou versiones duální (sériový a paralelní) systém obecné pozitivní zpětné vazby. V těchto konfiguracích výstupní napětí modifikuje efektivní rozdíl vstupního napětí komparátoru, a to buď „snížením prahu“ nebo „zvýšením vstupního napětí obvodu“. Tyto konfigurace zahrnují prahové a paměťové vlastnosti do jediného prvku. Místo toho třetí technika odděluje prahové a paměťové vlastnosti, což poskytuje větší flexibilitu při implementaci obvodu.
Utility a aplikace
Schmitt Triggers lze v závislosti na konfiguraci použít pro několik praktických aplikací, například:
- Převod analogového na digitální- Tato součást je ve skutečnosti jednobitový analogově-digitální převodník. Když signál dosáhne dané úrovně, změní se z nízkého na vysoký stav.
- Detekce hladiny- je schopen zajistit detekci hladiny. Při této aplikaci je nutné vzít v úvahu hysterezní napětí, aby se obvod změnil o požadované napětí.
- Příjem linky- Při přivedení datové linky, která mohla zachytit šum, na logické hradlo, je nutné zajistit, aby se úroveň logického výstupu měnila pouze při změně informace a ne v důsledku zachycení rušivého šumu. Použití spouště Schmitt umožňuje, aby vrcholový šum dosáhl úrovně hystereze dříve, než může dojít k falešnému spouštění.
Jako konkrétnější případy je můžete vidět v obvodech, kde chcete eliminovat odskoky v mechanických tlačítkách, v generátorech obdélníkových vln, v detektorech úrovně, v obvodech ochrany proti šumu datových linek, pulzních generátorech a slavných převodnících.
Použití jako oscilátor
Schmittův spouštěč je bistabilní multivibrátor, který lze použít k implementaci jiného typu multivibrátoru, relaxační oscilátor. Toho je dosaženo připojením jediného obvodu RC integrátoru mezi výstup a vstup invertované Schmittovy spouště. Výstupem bude spojitá obdélníková vlna, jejíž frekvence závisí na hodnotách R a C a také na prahových bodech spouště Schmitt. Vzhledem k tomu, že jeden integrovaný obvod může poskytovat několik Schmittových spouštěčů (například CMOS zařízení řady 4000 40106 jich obsahuje 6), lze další část integrovaného obvodu rychle použít jako jednoduchý a spolehlivý oscilátor pouze se dvěma externími součástkami.
V tomto případě je použita Schmittova spoušť založená na komparátoru v obrácené konfiguraci. S integrační sítí RC je navíc přidána pomalá negativní zpětná vazba. Výsledek je takový výstup se automaticky pohybuje od VSS do VDD když se kondenzátor nabíjí z jednoho prahu Schmittovy spouště do druhého.
pin ven
Musíte mít na paměti, že podle model pinout Může se měnit, proto doporučuji vždy vidět datový list výrobce odpovídající vámi zakoupenému modelu. Nicméně jako příklad zde máme čip 74LS14 TTL se 6 spouštěči uvnitř. Proto máme jeden DIP pin, který bude pro napájení Vcc, a další pro zem nebo GND. Takto jsou napájeny všechny spouštěče a pak už půjde o to použít vstup a výstup, který vám vyhovuje.
Dónde comprar
A konečně, pokud chcete kupte si jeden z těchto Schmitt Trigger, Najdete je ve specializovaných prodejnách nebo na online prodejních platformách, jako je Amazon:
