Schmitt Trigger ແມ່ນຫມວດທີ່ປ່ຽນສັນຍານທີ່ມີສຽງດັງຫຼືປ່ຽນແປງຢ່າງຊ້າໆໃຫ້ເປັນຜົນອອກທີ່ສະອາດ. ມັນ ໃຊ້ ສອງ ຂອບ ເຂດ, ເບື້ອງ ເທິງ ແລະ ເບື້ອງ ລຸ່ມ, ເພື່ອ ປ່ຽນ ລະ ຫວ່າງ ສະ ພາບ ສູງ ແລະ ຕ່ໍາ, ໃຫ້ ແນ່ ໃຈ ວ່າ ການ ດໍາ ເນີນ ງານ ທີ່ ຫມັ້ນ ຄົງ ແລະ ຕ້ານ ທານ ກັບ ສຽງ ດັງ. ບົດຄວາມນີ້ອະທິບາຍຫຼັກການເຮັດວຽກ, formulas, ປະເພດ, ICs ແລະການນໍາໃຊ້ຢ່າງລະອຽດ.
ຄ1. ພາບລວມຂອງ Schmitt Trigger
ຄ2. ການເຮັດວຽກພາຍໃນຂອງ Schmitt Trigger
ຄ3. Hysteresis ແລະ Dual Thresholds ໃນ Schmitt Trigger Circuits
ຄ4. Op-Amp ແລະ Comparator Schmitt Trigger Circuits
ຄ5. ການອອກແບບ Schmitt Trigger ທີ່ອີງໃສ່ Transistor
ຄ6. Schmitt Trigger vs Comparator vs Logic Input
ຄ7. Threshold ແລະ Hysteresis ໃນ Schmitt Trigger Circuits
ຄ8. Schmitt Trigger ICs ທີ່ນິຍົມກັນ
ຄ9. ໂປຣເເກຣມ Schmitt Trigger
ຄ10. ຄວາມຜິດພາດທົ່ວໄປແລະຄໍາແນະນໍາໃນການແກ້ໄຂບັນຫາ
ຄ11. ສະຫລຸບ
ຄ12. ຄໍາຖາມທີ່ຖາມເລື້ອຍໆ [FAQ]
ພາບລວມຂອງ Schmitt Trigger
Schmitt trigger ແມ່ນຫມວດປັບປຸງສັນຍານທີ່ປ່ຽນຂໍ້ມູນທີ່ຊ້າໆຫຼືມີສຽງດັງໃຫ້ເປັນຜົນຜະລິດທີ່ສະອາດແລະຫມັ້ນຄົງ. ມັນເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນເຄື່ອງປຽບທຽບກັບ hysteresis, ຫມາຍຄວາມວ່າມັນໃຊ້ສອງຂອບເຂດທີ່ແຕກຕ່າງກັນແທນທີ່ຈະໃຊ້ຫນຶ່ງ. ເມື່ອแรงดันอินพุตເກີນຂອບເຂດເທິງ (V₍UT₎), ຜົນອອກຈະປ່ຽນເປັນ HIGH; ເມື່ອມັນຫລຸດລົງຕ່ໍາກວ່າມາດຕະຖານຕໍ່າກວ່າ (V₍LT₎), ຜົນຜະລິດຈະກັບຄືນໄປ LOW. ພຶດຕິກໍາ hysteresis ນີ້ເຮັດໃຫ້ແນ່ໃຈວ່າຫມວດຕ້ານທານການກະຕຸ້ນທີ່ບໍ່ຖືກຕ້ອງເຊິ່ງເກີດຈາກການປ່ຽນແປງຂອງแรงดันນ້ອຍຫຼືສຽງດັງໄຟຟ້າ.
ການເຮັດວຽກພາຍໃນຂອງ Schmitt Trigger
ພາຍ ໃນ Schmitt trigger, ການ ດໍາ ເນີນ ງານ ຈະ ອ້ອມ ຮອບ ການ ຕອບ ຮັບ ໃນ ທາງ ບວກ ແລະ ລະ ດັບ ອ້າງ ອີງ ທີ່ ມີ ພະ ລັງ. ເມື່ອแรงดันอินพุตເພີ່ມຂຶ້ນແລະເກີນກວ່າแรงดันຂອບເຂດເທິງ (V₍UT₎), ຜົນອອກຈະປ່ຽນໄປສູ່ສະພາບສູງທັນທີ. ຈາກນັ້ນສ່ວນຫນຶ່ງຂອງຜົນຜະລິດ HIGH ນີ້ຈະຖືກສົ່ງຄືນຜ່ານເຄືອຂ່າຍ resistor ໄປຫາ input terminal, ຍົກລະດັບຈຸດອ້າງອີງຂອງ input ຢ່າງມີປະສິດທິພາບ. ການຕອບສະຫນອງນີ້ເຮັດໃຫ້ແນ່ໃຈວ່າການປ່ຽນແປງຂອງแรงดันເລັກນ້ອຍຫຼືສຽງດັງບໍ່ສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດການປ່ຽນແປງທີ່ບໍ່ຫມັ້ນຄົງ.
ເມື່ອแรงดันอินพุตຫລຸດລົງໃນພາຍຫຼັງ, ມັນຕ້ອງຕົກຕ່ໍາກວ່າแรงดันຈໍາກັດຕໍ່າກວ່າ (V₍LT₎) ກ່ອນຜົນອອກຈະປ່ຽນກັບຄືນເປັນ LOW. ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງສອງຂອບເຂດນີ້ປະກອບເປັນຄວາມກວ້າງຂອງ hysteresis (ΔVh) ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ຫມວດມີຄວາມຫມັ້ນຄົງແລະພູມຕ້ານທານສຽງດັງ.
ກົນໄກການຕອບສະຫນອງພາຍໃນນີ້ອະນຸຍາດໃຫ້ Schmitt trigger ຈື່ຈໍາສະພາບຂອງມັນລະຫວ່າງການປ່ຽນແປງ, ເຮັດໃຫ້ເກີດຜົນອອກທີ່ສະອາດແລະແຈ່ມແຈ້ງຈາກສັນຍານ analog ທີ່ຊ້າໆຫຼືມີສຽງດັງ.
Hysteresis ແລະ Dual Thresholds ໃນ Schmitt Trigger Circuits
Hysteresis ເປັນ ລັກສະນະ ທີ່ ກໍານົດ ທີ່ ເຮັດ ໃຫ້ Schmitt trigger ມີ ພຶດຕິ ກໍາ ທີ່ ຫມັ້ນຄົງ ແລະ ບໍ່ ມີ ສຽງ ດັງ. ແທນທີ່ຈະປ່ຽນສະພາບໃນລະດັບแรงดันດຽວ, ຫມວດໃຊ້ສອງຂອບເຂດທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ຫນຶ່ງສໍາລັບການເປີດ ແລະ ອີກຫນຶ່ງສໍາລັບການປິດ. ກົນໄກສອງຂອບເຂດນີ້ປ້ອງກັນການປ່ຽນແປງຜົນອອກທີ່ບໍ່ຫມັ້ນຄົງເຊິ່ງເກີດຈາກການປ່ຽນແປງຂອງแรงดันນ້ອຍຫຼືສຽງດັງໄຟຟ້າໃກ້ກັບຈຸດປ່ຽນແປງ. ແນວຄິດນີ້ສາມາດເຂົ້າໃຈໄດ້ຜ່ານສາມປັດໄຈ:
• Upper Threshold Voltage (V₍UT₎): ລະດັບแรงดันທີ່ຜົນອອກປ່ຽນຈາກ LOW ໄປເປັນ HIGH ເມື່ອສັນຍານເຂົ້າສູງຂຶ້ນ.
• Lower Threshold Voltage (V₍LT₎): ລະດັບแรงดันທີ່ຜົນອອກກັບຄືນຈາກ HIGH to LOW ເມື່ອສັນຍານอินพุตຕົກລົງ.
• Hysteresis Width (ΔVh): ຊ່ອງຫວ່າງแรงดันລະຫວ່າງ V₍UT₎ ແລະ V₍LT₎ ເຊິ່ງກໍານົດວ່າການປ່ຽນແປງຂອງอินพุตຈະອົດທົນໄດ້ຫຼາຍສໍ່າໃດກ່ອນທີ່ຜົນອອກຈະປ່ຽນອີກ.
Op-Amp ແລະ Comparator Schmitt Trigger Circuits
Op-Amp Schmitt Trigger
ໃຊ້ op-amp ໃນໂຄງສ້າງການຕອບສະຫນອງໃນແງ່ບວກ. ເຫມາະສົມສໍາລັບເງື່ອນໄຂຂອງສັນຍານ analog ບ່ອນທີ່ຄວາມຖືກຕ້ອງແລະການປ່ຽນແປງທີ່ຊ້າກວ່າເປັນທີ່ຍອມຮັບໄດ້. ດໍາເນີນການດ້ວຍອຸປະກອນສອງຢ່າງ (±V).
ປຽບທຽບ Schmitt Trigger
ໃຊ້ເຄື່ອງປຽບທຽບທີ່ອຸທິດຕົນກັບ hysteresis ທີ່ໃຊ້ຜ່ານການຕອບສະຫນອງຕໍ່ຕ້ານ. ມັນ ປ່ຽນ ໄວ ກວ່າ ຫມວດ op-amp ແລະ ດີ ທີ່ ສຸດ ສໍາ ລັບ ການ ຕິດ ຕໍ່ ທາງ digital ຫລື ວຽກ ງານ ທີ່ ສ້າງ pulse.
| ປະເພດ | ຄວາມ ໄວ | ໂປຣເເກຣມ | ສະບຽງອາຫານທົ່ວໄປ |
|---|---|---|---|
| Op-Amp | ພໍ ສົມ ຄວນ | Analog shaping, waveform conditioning | ±12 V ຫຼື ±15 V |
| ປຽບທຽບ | ສູງ | Digital pulse, logic conversion | 5 V ຫຼື 3.3 V |
ການອອກແບບ Schmitt Trigger ທີ່ອີງໃສ່ Transistor
Schmitt Trigger ທີ່ອີງໃສ່ BJT
ໃນໂຄງສ້າງ bipolar junction transistor (BJT) ຫມວດໃຊ້ສອງ NPN transistor ທີ່ແບ່ງປັນຕົວຕ້ານທານ emitter ດຽວກັນ. collector ຂອງ transistor ຫນຶ່ງຖືກຜູກພັນກັບພື້ນຖານຂອງອີກໂຕຫນຶ່ງຜ່ານເສັ້ນທາງຕອບສະຫນອງ, ສ້າງຂອບເຂດທີ່ຂຶ້ນກັບแรงดัน.
• ການ ຕອບ ຮັບ ໃນ ທາງ ບວກ ຈະ ປ່ຽນ ຈຸດ ປ່ຽນ ແປງ ຢ່າງ ວ່ອງໄວ, ເຮັດ ໃຫ້ ມີ ການ ປ່ຽນ ແປງ ສູງ ແລະ ຕ່ໍາ ທີ່ ແຈ່ມ ແຈ້ງ.
• ວິທີນີ້ເຫມາະສົມກັບຫມວດທີ່ບໍ່ແຍກກັນແລະໄຟຟ້າຕ່ໍາ, ໃຫ້ການຄວບຄຸມລະດັບຂອບເຂດທີ່ຖືກຕ້ອງ.
CMOS Schmitt Trigger
ໃນການນໍາໃຊ້ CMOS, MOSFETs n-channel ແລະ p-channel ທີ່ປະກອບກັນເປັນເຄືອຂ່າຍການຕອບສະຫນອງ.
• ລຸ້ນທີ່ລວມເຂົ້າກັນພົບໃນລະບົບ logic ICs ເຊັ່ນ 74HC14 ແລະ CD40106 ໃຫ້ປະສິດທິພາບຄວາມໄວສູງແລະພະລັງງານຕໍ່າ.
• impedance input ສູງຫລຸດຜ່ອນການຫນັກຫນ່ວງໃນຂັ້ນຕອນກ່ອນຫນ້ານີ້, ໃນຂະນະທີ່ຂອບເຂດການປ່ຽນແປງທີ່ແຈ່ມແຈ້ງເຮັດໃຫ້ແນ່ໃຈວ່າການອອກແບບ digital ທີ່ຫມັ້ນຄົງຈາກສັນຍານ analog ທີ່ມີສຽງດັງຫຼືຊ້າ.
Schmitt Trigger vs Comparator vs Logic Input
| ລັກສະນະ | ເຄື່ອງປຽບທຽບແບບງ່າຍໆ | ມາດຕະຖານ Logic Input | Schmitt Trigger Input |
|---|---|---|---|
| ຂອບເຂດການປ່ຽນແປງ | ລະດັບອ້າງອີງດຽວ | ມາດຕະຖານທີ່ຫມັ້ນຄົງ | ສອງລະດັບ (V₍UT₎ & V₍LT₎) |
| ພູມຕ້ານທານສຽງ | ທຸກຍາກ | ພໍ ສົມ ຄວນ | ດີ ເລີດ |
| ຄວາມຫມັ້ນຄົງກັບສັນຍານຊ້າໆ | ບໍ່ຫມັ້ນຄົງ (ເວົ້າລົມກັນ) | ສາມາດຜິດພາດໄດ້ | ຫມັ້ນຄົງຫຼາຍ |
| ຜົນກະທົບຄວາມຊົງຈໍາ | ບໍ່ມີ | ບໍ່ມີ | ປະຈຸ ບັນ |
| ໂປຣເເກຣມທົ່ວໄປ | ການສັງເກດແບບ analog | ປະຕູ digital | ຮູບຮ່າງຄື້ນ, debouncing |
Threshold ແລະ Hysteresis ໃນ Schmitt Trigger Circuits
| พารามิเตอร์ | ແບບ ແຜນ | ຄໍາອະທິບາຍ |
|---|---|---|
| ຂອບເຂດເທິງ (V₍UT₎) | V₍REF₎ + (R₁ / (R₁ + R₂)) × (V₍OH₎ − V₍REF₎) | Input voltage ບ່ອນທີ່ສົ່ງອອກປ່ຽນແປງ HIGH |
| ມາດຕະຖານຕ່ໍາກວ່າ (V₍LT₎) | V₍REF₎ + (R₁ / (R₁ + R₂)) × (V₍OL₎ − V₍REF₎) | Input voltage ບ່ອນທີ່ output switch LOW |
| ຄວາມກວ້າງຂອງ Hysteresis (ΔVh) | V₍UT₎ − V₍LT₎ | ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງສອງຂອບເຂດ |
Schmitt Trigger ICs ທີ່ນິຍົມ
| ອຸປະກອນ | ປະເພດ | Supply Voltage Range |
|---|---|---|
| 74HC14 | CMOS, Inverting | 2 V – 6 V |
| CD40106 | CMOS, Inverting | 3 V – 15 V |
| 74LS132 | TTL NAND with Schmitt input | 4.75 V – 5.25 V |
| LM393 ພ້ອມ ດ້ວຍ ຄໍາ ຕອບ | ປຽບທຽບ + Hysteresis | ±15 V |
ໂປຣເເກຣມ Schmitt Trigger
Switch Debouncing
ກໍາຈັດການຟ້າວຟັ່ງແລະສຽງດັງຈາກເຄື່ອງບັງຄັບຫຼືປຸ່ມ. ການພິມຫຼືການປ່ອຍແຕ່ລະເທື່ອຈະສ້າງການປ່ຽນແປງທີ່ຫມັ້ນຄົງ, ເຮັດໃຫ້ແນ່ໃຈວ່າສັນຍານຂໍ້ມູນທາງດ້ານຄອມພິວເຕີຖືກຕ້ອງແລະໄວ້ວາງໃຈໄດ້.
ເງື່ອນໄຂຂອງສັນຍານ
ປ່ຽນຂໍ້ມູນທີ່ຊ້າໆຫຼືບິດເບືອນເຊັ່ນ sine, ramp ຫຼື triangle ຄື້ນໃຫ້ເປັນຄື້ນສີ່ຫຼ່ຽມແຫຼມ. ສິ່ງນີ້ຊ່ວຍເພີ່ມຄວາມແຈ່ມແຈ້ງຂອງສັນຍານສໍາລັບການໃຊ້ໃນຫມວດ logic ແລະ ເວລາ.
ການກວດສອບລະດັບ
ເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນເຄື່ອງຈັບຂອບເຂດສໍາລັບສັນຍານ analog. ໃຊ້ໃນ sensors, voltage monitor ແລະ compparator circuits ເພື່ອລະບຸວ່າສັນຍານຂ້າມລະດັບแรงดันທີ່ກໍານົດໄວ້.
ການສ້າງຮູບແບບ
ເປັນຫຼັກຂອງ oscillator ພັກຜ່ອນທີ່ໃຊ້ເຄືອຂ່າຍ RC ເພື່ອສ້າງຮູບຮ່າງສີ່ຫລ່ຽມຫຼືສາມຫລ່ຽມເປັນໄລຍະ, ດີທີ່ສຸດສໍາລັບການໃຊ້ເວລາແລະເວລາ.
Noise Immunity in Logic Inputs
ເພີ່ມຄວາມຫມັ້ນຄົງໂດຍການປະຕິເສດການປ່ຽນແປງຂອງแรงดันແລະສຽງດັງທີ່terminal logic input ເພື່ອເຮັດໃຫ້ແນ່ໃຈວ່າການປ່ຽນແປງທີ່ສອດຄ່ອງໃນລະບົບ digital.
ການຕິດຕໍ່ທາງອຸດສະຫະກໍາ
ຮັກສາສັນຍານຈາກ encoders, sensor ແລະ transducers ໃນສະພາບແວດລ້ອມອຸດສະຫະກໍາທີ່ຮຸນແຮງ ຫຼື ມີສຽງດັງ, ຮັກສາປະສິດທິພາບທີ່ຖືກຕ້ອງ ແລະ ຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງສັນຍານ.
ຄວາມຜິດພາດທົ່ວໄປແລະຄໍາແນະນໍາໃນການແກ້ໄຂບັນຫາ
| ຄວາມຜິດພາດໃນການອອກແບບເລື້ອຍໆ | ຂັ້ນຕອນການແກ້ໄຂບັນຫາ |
|---|---|
| ການຕັ້ງ hysteresis ແຄບເກີນໄປ, ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມກັງວົນ | ວັດແທກຄວາມເຄັ່ງຕຶງທີ່ແທ້ຈິງໂດຍໃຊ້ oscilloscope |
| ການໃຊ້ op-amps ຊ້າໆໃນລະບົບຄວາມໄວສູງ | ປັບປຸງຄ່າຕ້ານທານການຕອບສະຫນອງເພື່ອແກ້ໄຂຂອບເຂດ hysteresis |
| ບໍ່ເອົາໃຈໃສ່ຂອບເຂດ common-mode input ຂອງ op-amp | ຕື່ມ capacitor ນ້ອຍໆ (10-100 pF) ຂ້າມ feedback ເພື່ອ ຫລຸດຜ່ອນ ສຽງ ດັງ |
| ລືມ pull-up resistors on open-collector outputs | ໃຊ້ Schmitt-trigger IC ທີ່ລວມເຂົ້າກັນຖ້າລຸ້ນທີ່ບໍ່ຫມັ້ນຄົງບໍ່ຫມັ້ນຄົງ |
| ອັດຕາສ່ວນ resistor ທີ່ບໍ່ຖືກຕ້ອງເຮັດໃຫ້ເກີດຂອບເຂດທີ່ບໍ່ສົມມຸດ | ກວດສອບອັດຕາສ່ວນຂອງຕົວຕ້ານທານແລະປັບປ່ຽນສໍາລັບຈຸດປ່ຽນແປງທີ່ສົມດຸນ |
ການສະຫລຸບ
Schmitt Trigger ເປັນພື້ນຖານໃນການສ້າງສັນຍານ digital ທີ່ຫມັ້ນຄົງ ແລະ ບໍ່ມີສຽງດັງຈາກຂໍ້ມູນ analog ທີ່ບໍ່ແນ່ນອນ. ລັກສະນະ hysteresis ຂອງມັນເຮັດໃຫ້ແນ່ໃຈວ່າການປ່ຽນແປງທີ່ສະດວກສະບາຍ ແລະ ພູມຕ້ານທານສຽງດັງທີ່ແຂງແຮງທັງໃນລະບົບ analog ແລະ digital. ດ້ວຍປະເພດຫມວດແລະທາງເລືອກການອອກແບບທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ມັນຍັງເປັນເຄື່ອງມືທີ່ງ່າຍໆ ແຕ່ມີພະລັງສໍາລັບການຈັດການສັນຍານທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້ແລະຖືກຕ້ອງ.
ຄໍາຖາມທີ່ຖາມເລື້ອຍໆ [FAQ]
ອັນໃດມີຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມໄວຂອງການປ່ຽນແປງຂອງ Schmitt Trigger?
ຄວາມ ໄວ ຂອງ ການ ປ່ຽນ ແປງ ແມ່ນ ຂຶ້ນ ຢູ່ ກັບ ຊະນິດ ຂອງ ອຸປະກອນ, ຄຸນຄ່າ ຂອງ resistor feedback ແລະ supply voltage. ເຄື່ອງ ປຽບທຽບ ປ່ຽນ ໄວ ກວ່າ op-amps, ແລະ ເສັ້ນທາງ ຕອບ ຮັບ ທີ່ ສັ້ນໆ ຈະ ຫລຸດຜ່ອນ ການ ຊັກ ຊ້າ.
Schmitt Trigger ສາມາດຮັບມືກັບສັນຍານอินพุต AC ໄດ້ບໍ?
ແມ່ນແລ້ວ. ສັນຍານ AC ຕ້ອງມີລໍາອຽງໂດຍໃຊ້ resistors ແລະ coupling capacitor ເພື່ອກໍານົດแรงดันອ້າງອີງໃນລະດັບກາງກ່ອນຈະນໍາໃຊ້ກັບ trigger input.
ການປ່ຽນແປງຂອງອຸນຫະພູມມີຜົນກະທົບແນວໃດຕໍ່ການດໍາເນີນງານຂອງ Schmitt Trigger?
ການປ່ຽນແປງຂອງອຸນຫະພູມເຮັດໃຫ້ voltages ຂອບເຂດປ່ຽນແປງຫນ້ອຍຫນຶ່ງ. ການໃຊ້ຕົວຕ້ານທານທີ່ຖືກຕ້ອງແລະຂໍ້ອ້າງອີງທີ່ຄວບຄຸມຈະຊ່ວຍຮັກສາ hysteresis ທີ່ຫມັ້ນຄົງ.
ຈະປັບປຸງ hysteresis ໃນ Schmitt Trigger ໄດ້ແນວໃດ?
ປ່ຽນຕົວຕ້ານທານການຕອບສະຫນອງດ້ວຍ potentiometer ເພື່ອປ່ຽນແປງຄວາມກວ້າງຂອງ hysteresis ແລະປ່ຽນລະດັບຂອບເຂດເທິງແລະລຸ່ມ.
ອັນໃດຄືຂໍ້ບົກພ່ອງຫຼັກຂອງ Schmitt Trigger?
ມັນ ອາດ ພາດ ສັນຍານ ທີ່ ອ່ອນ ແອ ຖ້າ ຫາກ hysteresis ກວ້າງ ເກີນ ໄປ, ບິດ ເບືອນ input analog, ຫລື ທໍາ ງານ ບໍ່ ດີ ໃນ frequency ທີ່ ສູງ ເພາະ ການ ຊັກ ຊ້າ ຂອງ ການ ແຜ່ ຂະຫຍາຍ.
Schmitt Trigger ປັບປຸງປະສິດທິພາບພະລັງງານແນວໃດ?
ມັນລົດການປ່ຽນແປງທີ່ບໍ່ຈໍາເປັນທີ່ເກີດຈາກສຽງດັງຫຼືການປ່ຽນແປງທີ່ຊ້າໆ, ລົດການໃຊ້ພະລັງງານໃນຫມວດ digital.