วันนี้เราจะอธิบาย อีกหนึ่งองค์ประกอบใหม่ที่ถูกเพิ่มเข้าไปในรายการของเรา, ชมิตต์ทริกเกอร์เรื่องราวที่ใครหลายๆ คนไม่รู้จัก ซึ่งตอนนี้จะเลิกเป็นปริศนาแล้ว และเราจะอธิบายทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับมัน เช่น มันคืออะไร มีไว้เพื่ออะไร อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์นี้ทำงานอย่างไร และถึงอย่างนั้น คุณก็สามารถรวมมันเข้ากับโครงการของคุณได้ แพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์ฯลฯ
มาดูกันว่าองค์ประกอบนี้ช่วยอะไรเราได้บ้าง...
แนวคิดก่อนหน้าที่จำเป็น
ก่อนที่จะเริ่มต้นด้วย Schmitt Trigger จำเป็นต้องมี กำหนดแนวคิดสองสามประการ ซึ่งจะมีประโยชน์ในการทำความเข้าใจให้ดีขึ้นว่ามันคืออะไรและทำงานอย่างไร ฉันหมายถึง:
- เครื่องเปรียบเทียบ: ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เครื่องมือเปรียบเทียบคืออุปกรณ์ที่เปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสสองค่า แล้วส่งสัญญาณดิจิตอลออกมาเพื่อระบุว่าค่าใดมีค่ามากกว่า มีขั้วต่ออินพุตแบบอะนาล็อก XNUMX ช่อง และเอาต์พุตดิจิทัลไบนารี XNUMX ช่อง นี่เป็นสิ่งสำคัญที่ควรทราบ เนื่องจากทริกเกอร์ Schmitt เป็นตัวเปรียบเทียบประเภทหนึ่ง นอกจากนี้ ตัวเปรียบเทียบนี้ประกอบด้วยแอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลกำลังขยายสูงแบบพิเศษ
- ฮิสเทรีซิส: Hysteresis เป็นคุณสมบัติที่สถานะของระบบขึ้นอยู่กับประวัติของมัน ตัวอย่างเช่น แม่เหล็กสามารถมีโมเมนต์แม่เหล็กที่แตกต่างกันในสนามแม่เหล็ก ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กในอดีต ทำให้เกิดกราฟฮิสเทรีซิส คุณสมบัตินี้พบได้ในวัสดุเฟอร์โรแมกเนติกและเฟอร์โรอิเล็กทริก และปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ เช่น การเสียรูปของยางและโลหะผสมหน่วยความจำรูปร่าง ฮิสเทรีซีสเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ เช่น การเปลี่ยนเฟส และเป็นเรื่องปกติในระบบธรรมชาติ ทำไมคุณควรรู้เรื่องนี้? เพราะว่า Schmitt Trigger เป็นวงจรเปรียบเทียบที่มีฮิสเทรีซีส
Schmitt Trigger คืออะไร?
Un ชมิตต์ ทริกเกอร์หรือที่รู้จักกันในชื่อ Schmitt trigger ในภาษาสเปน เป็นวงจรเปรียบเทียบอิเล็กทรอนิกส์ที่แปลงสัญญาณอินพุตแอนะล็อกเป็นสัญญาณเอาท์พุตดิจิทัล ทำได้โดยการใช้การตอบรับเชิงบวกเพื่อสร้างจุดเปลี่ยนฮิสทีเรีย ซึ่งหมายความว่าเกณฑ์สำหรับการสลับระหว่างสถานะ "สูง" และ "ต่ำ" จะแตกต่างกันสำหรับการขึ้นและลงของสัญญาณอินพุต พฤติกรรมฮิสทีเรียนี้ป้องกันความผันผวนที่ไม่พึงประสงค์ และให้ค่าเผื่อสัญญาณอินพุตที่มีเสียงดังหรือกระวนกระวายใจเล็กน้อย
การออกแบบถูกสร้างขึ้นเป็นครั้งแรก ออตโต เอช. ชมิตต์ ในปี 1934จึงเป็นที่มาของชื่อ ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์นี้ก็ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานที่หลากหลาย ดังที่เราจะได้เห็นในภายหลัง นอกจากนี้ คุณควรทราบว่าโดยปกติแล้วจะห่อหุ้มไว้ในวงจรรวมหรือชิป ซึ่งโดยทั่วไปคือ DIP และโดยทั่วไปจะประกอบด้วย แอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการ (ออปแอมป์) ด้วยการป้อนกลับเชิงบวกผ่านตัวต้านทาน อินพุตแบบไม่กลับด้าน (+) หนึ่งรายการและอินพุตแบบกลับด้าน (-) หนึ่งรายการของ op-amp จะเชื่อมต่อผ่านสายโซ่ตัวต้านทาน และยังมีตัวต้านทานเพิ่มเติมรวมอยู่ด้วยสำหรับการตอบรับเชิงบวกจากเอาต์พุตไปยังอินพุตแบบกลับด้าน .
ว่า พฤติกรรมตีโพยตีพายต้องบอกว่าเมื่อสัญญาณอินพุตเกินเกณฑ์บนที่กำหนด เอาต์พุตของ Schmitt Trigger จะเปลี่ยนเป็น "สูง" และหากสัญญาณอินพุตลดลงต่ำกว่าเกณฑ์ล่างอื่น เอาต์พุตจะเปลี่ยนเป็น "ต่ำ" ความแตกต่างระหว่างเกณฑ์ทั้งสองเรียกว่าหน้าต่างฮิสเทรีซิส และจำเป็นสำหรับพฤติกรรมฮิสเทรีซิส ซึ่งมีข้อดีเนื่องจากสามารถหลีกเลี่ยงการตอบสนองที่รวดเร็วที่ไม่พึงประสงค์อันเนื่องมาจากความผันผวนเล็กน้อยหรือสัญญาณรบกวนในสัญญาณอินพุต ดังนั้นจึงมีภูมิคุ้มกันต่อเสียงรบกวน
มีการใช้ทริกเกอร์ Schmitt ปรับปรุงภูมิคุ้มกันทางเสียง ในวงจรที่มีเกณฑ์เข้าเดียว ในกรณีนี้ สัญญาณรบกวนที่อยู่ใกล้เกณฑ์อาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในเอาต์พุตเนื่องจากสัญญาณรบกวน ทริกเกอร์ Schmitt มีสองเกณฑ์ เพื่อหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงที่ไม่ต้องการ เนื่องจากสัญญาณรบกวนใกล้กับเกณฑ์ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในเอาต์พุตเท่านั้น หากต้องการทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอีกครั้ง สัญญาณจะต้องเคลื่อนที่เกินเกณฑ์อื่น
Un ตัวอย่างการใช้งานจริง มันเกี่ยวข้องกับโฟโตไดโอดอินฟราเรดแบบขยายที่สร้างสัญญาณที่เปลี่ยนแปลงระหว่างค่าที่สูงมาก สัญญาณนี้จะถูกปรับให้เรียบด้วยตัวกรองความถี่ต่ำผ่าน และเอาต์พุตที่กรองจะเชื่อมต่อกับทริกเกอร์ Schmitt อุปกรณ์นี้ช่วยให้แน่ใจว่าเอาต์พุตจะเปลี่ยนจากต่ำไปสูงหลังจากที่สัญญาณอินฟราเรดกระตุ้นโฟโตไดโอดเป็นเวลานานกว่าช่วงเวลาที่ทราบเท่านั้น เมื่อทริกเกอร์ Schmitt สูง มันจะกลับสู่ระดับต่ำหลังจากที่สัญญาณอินฟราเรดหยุดโฟโตไดโอดที่น่าตื่นเต้นเป็นเวลานานกว่าช่วงเวลาที่ทราบใกล้เคียงกัน วิธีนี้จะหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงปลอมที่เกิดจากเสียงรบกวนจากสิ่งแวดล้อม ทริกเกอร์ Schmitt เป็นเรื่องปกติในวงจรสวิตชิ่ง เช่น สวิตช์ดีเด้ง
Schmitt Trigger ทำงานอย่างไร
วงจรที่มีฮิสเทรีซีสจะขึ้นอยู่กับ ข้อเสนอแนะในเชิงบวกทำให้สามารถแปลงวงจรแอคทีฟใดๆ ให้เป็นทริกเกอร์ Schmitt ได้โดยใช้การตอบรับเชิงบวกโดยมีอัตราขยายลูปมากกว่าหนึ่ง เสียงตอบรับเป็นบวกเกี่ยวข้องกับการเพิ่มแรงดันเอาต์พุตบางส่วนให้กับแรงดันไฟฟ้าอินพุต วงจรเหล่านี้ ซึ่งรวมถึงตัวลดทอนสัญญาณ ตัวบวก และแอมพลิฟายเออร์ที่ทำหน้าที่เป็นตัวเปรียบเทียบ สามารถนำไปใช้ได้โดยใช้เทคนิคเฉพาะสามประการ
สองเทคนิคแรกคือ รุ่น คู่ (อนุกรมและขนาน) ของระบบตอบรับเชิงบวกทั่วไป ในการกำหนดค่าเหล่านี้ แรงดันไฟเอาท์พุตจะแก้ไขความแตกต่างที่มีประสิทธิผลของแรงดันไฟฟ้าขาเข้าของตัวเปรียบเทียบ ไม่ว่าจะโดย 'การลดเกณฑ์' หรือโดย 'การเพิ่มแรงดันไฟฟ้าขาเข้าของวงจร' การกำหนดค่าเหล่านี้รวมคุณสมบัติขีดจำกัดและหน่วยความจำไว้ในองค์ประกอบเดียว เทคนิคที่สามจะแยกคุณสมบัติของเกณฑ์และหน่วยความจำออกจากกัน ทำให้มีความยืดหยุ่นในการใช้งานวงจรมากขึ้น
ยูทิลิตี้และแอพพลิเคชั่น
Schmitt Triggers สามารถนำไปใช้งานในทางปฏิบัติได้หลายอย่าง ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่า เช่น:
- การแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล- ส่วนประกอบนี้เป็นตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัลบิตเดียวอย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อสัญญาณถึงระดับที่กำหนด สัญญาณจะเปลี่ยนจากสถานะต่ำไปเป็นสูง
- การตรวจจับระดับ- สามารถตรวจจับระดับได้ เมื่อทำแอปพลิเคชันนี้ จำเป็นต้องคำนึงถึงแรงดันไฟฟ้าฮิสเทรีซิส เพื่อให้วงจรเปลี่ยนแปลงตามแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ
- การรับสาย- เมื่อนำสายข้อมูลที่อาจเก็บสัญญาณรบกวนไปที่ลอจิกเกต จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าระดับเอาต์พุตลอจิกเปลี่ยนแปลงเฉพาะเมื่อข้อมูลเปลี่ยนแปลงเท่านั้น และไม่ได้เป็นผลมาจากการหยิบสัญญาณรบกวนปลอมขึ้นมา การใช้ทริกเกอร์ Schmitt ช่วยให้สัญญาณรบกวนจากจุดสูงสุดถึงจุดสูงสุดไปถึงระดับฮิสเทรีซีส ก่อนที่จะเกิดทริกเกอร์ปลอมขึ้น
ในกรณีเฉพาะเจาะจงมากขึ้น คุณจะเห็นได้ในวงจรที่คุณต้องการกำจัดการตีกลับในปุ่มเชิงกล ในเครื่องกำเนิดคลื่นสี่เหลี่ยม ในเครื่องตรวจจับระดับ ในวงจรป้องกันสัญญาณรบกวนสายข้อมูล เครื่องกำเนิดพัลส์ และตัวแปลงที่มีชื่อเสียง ADC
ใช้เป็นออสซิลเลเตอร์
ทริกเกอร์ Schmitt เป็นเครื่องมัลติไวเบรเตอร์แบบ bistable สามารถใช้กับมัลติไวเบรเตอร์ประเภทอื่นได้, ออสซิลเลเตอร์แบบผ่อนคลาย ซึ่งทำได้โดยการเชื่อมต่อวงจรรวม RC ตัวเดียวระหว่างเอาต์พุตและอินพุตของทริกเกอร์ Schmitt แบบกลับด้าน เอาต์พุตจะเป็นคลื่นสี่เหลี่ยมต่อเนื่องซึ่งความถี่ขึ้นอยู่กับค่าของ R และ C รวมถึงจุดเกณฑ์ของทริกเกอร์ Schmitt เนื่องจาก IC ตัวเดียวสามารถให้ทริกเกอร์ Schmitt ได้หลายตัว (เช่น อุปกรณ์ CMOS ประเภท 4000 40106 series มี 6 ตัว) ส่วนเพิ่มเติมของ IC จึงสามารถใช้เป็นออสซิลเลเตอร์ที่ง่ายและเชื่อถือได้อย่างรวดเร็วโดยมีส่วนประกอบภายนอกเพียง XNUMX ชิ้นเท่านั้น
ในกรณีนี้ ทริกเกอร์ Schmitt ที่ใช้ตัวเปรียบเทียบจะถูกนำมาใช้ในการกำหนดค่าแบบกลับหัว นอกจากนี้ การตอบสนองเชิงลบที่ช้าจะถูกเพิ่มเข้ากับเครือข่ายบูรณาการ RC ผลลัพธ์ก็คือว่า เอาต์พุตจะมีช่วงตั้งแต่ VSS ถึง VDD โดยอัตโนมัติ เนื่องจากตัวเก็บประจุชาร์จจากเกณฑ์หนึ่งของ Schmitt ทริกเกอร์ไปยังอีกเกณฑ์หนึ่ง
ปักหมุด
คุณต้องจำไว้ว่าตาม โมเดลพินเอาท์ มันสามารถเปลี่ยนแปลงได้ ดังนั้นฉันขอแนะนำให้คุณดูเอกสารข้อมูลของผู้ผลิตที่สอดคล้องกับรุ่นที่คุณซื้อเสมอ อย่างไรก็ตาม ตามตัวอย่าง เรามีชิป 74LS14 TTL ที่มีทริกเกอร์ 6 ตัวอยู่ข้างใน ดังนั้นเราจึงมีพิน DIP หนึ่งพินสำหรับจ่ายไฟ Vcc และอีกพินสำหรับกราวด์หรือ GND นี่คือวิธีการขับเคลื่อนทริกเกอร์ทั้งหมด จากนั้นจะเป็นเรื่องของการใช้อินพุตและเอาต์พุตที่เหมาะกับคุณ
Dónde comprar
สุดท้ายนี้ถ้าคุณต้องการ ซื้อหนึ่งใน Schmitt Trigger เหล่านี้ คุณสามารถค้นหาได้ในร้านค้าเฉพาะหรือบนแพลตฟอร์มการขายออนไลน์เช่น Amazon:
