Danes opisujemo še ena nova komponenta dodana na naš seznam, Schmittov sprožilec, za mnoge neznanka, ki zdaj ne bo več skrivnost. Opisali bomo vse, kar morate vedeti o njej, na primer, kaj je, čemu je namenjena, kako ta elektronska naprava deluje, in celo takrat jo lahko integrirate v svoje projekte z Arduino, Itd
Torej, poglejmo, kaj lahko ta element stori za nas ...
Potrebni predpojmi
Preden začnete s Schmittovim sprožilcem, je potrebno definirajte nekaj pojmov ki bo prišel prav za boljše razumevanje, kaj je in kako deluje. mislim na:
- Primerjalnik: V elektroniki je primerjalnik naprava, ki primerja dve napetosti ali tokovi in oddaja digitalni signal, ki kaže, katera je večja. Ima dva analogna vhodna terminala in en binarni digitalni izhod. To je pomembno upoštevati, saj je Schmittov sprožilec vrsta primerjalnika. Poleg tega je ta primerjalnik sestavljen iz specializiranega diferencialnega ojačevalnika z visokim ojačanjem.
- Histereza: Histereza je lastnost, pri kateri je stanje sistema odvisno od njegove zgodovine. Na primer, magnet ima lahko različne magnetne momente v magnetnem polju, odvisno od tega, kako se je polje v preteklosti spreminjalo in tvori histerezne krivulje. To lastnost opazimo pri feromagnetnih in feroelektričnih materialih ter naravnih pojavih, kot je deformacija gume in zlitin s spominom oblike. Histereza je povezana z ireverzibilnimi spremembami, kot so fazni prehodi, in je pogosta v naravnih sistemih. Zakaj bi moral to vedeti? No, ker je Schmittov sprožilec primerjalno vezje s histerezo.
Kaj je Schmittov sprožilec?
Un Schmittov sprožilec, v španščini znan tudi kot Schmittov sprožilec, je elektronsko primerjalno vezje, ki pretvori analogni vhodni signal v digitalni izhodni signal. To naredi z uporabo pozitivne povratne zveze za ustvarjanje histerezične preklopne točke, kar pomeni, da je prag za preklapljanje med logičnim stanjem "visoko" in "nizko" drugačen za dvig in padec vhodnega signala. To histerezično vedenje preprečuje neželena nihanja in zagotavlja mejo tolerance za hrupne vhodne signale ali vhodne signale z majhnim tresenjem.
Dizajn je bil ustvarjen prvič Otto H. Schmitt leta 1934, od tod tudi njegovo ime. Od takrat se ta elektronska komponenta pogosto uporablja v številnih aplikacijah, kot bomo videli kasneje. Poleg tega morate vedeti, da je običajno vgrajen v integrirano vezje ali čip, običajno DIP, in da je običajno sestavljen iz operacijski ojačevalnik (op-amp) Pri pozitivni povratni zvezi prek uporov sta en neinvertirajući (+) vhod in en invertirajući (-) vhod operacijskega ojačevalnika povezana skozi verigo uporov, vključen pa je tudi dodaten upor za pozitivno povratno zvezo od izhoda do invertirnega vhoda. .
Kar se tiče histerezično vedenje, je treba povedati, da ko vhodni signal preseže določen zgornji prag, se izhod Schmittovega sprožilca spremeni v "visoko", in če vhodni signal pade pod drug spodnji prag, se izhod spremeni v "nizko". Razlika med obema pragoma se imenuje histerezno okno in je bistvena za histerezno obnašanje. To ima prednosti, saj se izogne neželenim hitrim odzivom zaradi majhnih nihanj ali šuma vhodnega signala. Zato nudi odpornost na hrup.
Schmittov sprožilec se uporablja za izboljšati odpornost proti hrupu v vezju z enim vstopnim pragom. V tem primeru lahko šumni signal blizu praga povzroči hitre spremembe v izhodu zaradi šuma. Schmittov sprožilec se z dvema pragoma izogne neželenim spremembam, saj šumni signal blizu praga povzroči le spremembo izhoda; Če želite povzročiti novo spremembo, se mora signal preseči drugi prag.
Un praktični primer Vključuje ojačano infrardečo fotodiodo, ki ustvarja signal, ki se spreminja med skrajnimi vrednostmi. Ta signal je zglajen z nizkopasovnim filtrom, filtrirani izhod pa je povezan s Schmittovim sprožilcem. Ta naprava zagotavlja, da izhod preide iz nizke v visoko šele potem, ko infrardeči signal vzbuja fotodiodo dlje od znanega obdobja. Ko je Schmittov sprožilec visok, se vrne na nizek šele, ko infrardeči signal preneha vzbujati fotodiodo dlje od podobnega znanega obdobja. S tem se izognete lažnim spremembam, ki jih povzroči okoljski hrup. Schmittovi sprožilci so pogosti v stikalnih vezjih, kot so stikala za odbijanje.
Kako deluje Schmittov sprožilec
Vezja s histerezo temeljijo na pozitivne povratne informacije, kar omogoča pretvorbo katerega koli aktivnega vezja v Schmittov sprožilec z uporabo pozitivne povratne informacije z zančnim ojačanjem, večjim od ena. Pozitivna povratna informacija vključuje dodajanje nekaj izhodne napetosti vhodni napetosti. Ta vezja, ki vključujejo dušilnik, seštevalnik in ojačevalnik, ki deluje kot primerjalnik, je mogoče izvesti s tremi posebnimi tehnikami.
Prvi dve tehniki sta različice dvojni (zaporedni in vzporedni) splošnega sistema pozitivne povratne zanke. V teh konfiguracijah izhodna napetost spremeni efektivno razliko vhodne napetosti primerjalnika bodisi z 'zmanjšanjem praga' bodisi s 'povečanjem vhodne napetosti vezja'. Te konfiguracije vključujejo lastnosti praga in pomnilnika v en sam element. Namesto tega tretja tehnika ločuje lastnosti praga in pomnilnika, kar zagotavlja večjo prilagodljivost pri implementaciji vezja.
Pripomočki in aplikacije
Schmittove sprožilce je mogoče uporabiti za več praktičnih aplikacij, odvisno od konfiguracije, na primer:
- Analogno digitalna pretvorba- Ta komponenta je dejansko enobitni analogno-digitalni pretvornik. Ko signal doseže dano raven, se spremeni iz nizkega v visoko stanje.
- Zaznavanje ravni- je sposoben zagotoviti zaznavanje ravni. Pri izdelavi te aplikacije je treba upoštevati histerezno napetost, da se vezje spremeni za zahtevano napetost.
- Linijski sprejem- Ko podatkovno linijo, ki je morda zajela šum, pripeljete do logičnih vrat, je treba zagotoviti, da se raven logičnega izhoda spremeni le, ko se spremenijo informacije, in ne kot posledica zajetega lažnega šuma. Uporaba Schmittovega sprožilca omogoča, da šum od vrha do vrha doseže raven histereze, preden lahko pride do lažnega proženja.
Kot bolj specifične primere jih lahko vidite v vezjih, kjer želite odpraviti odboje v mehanskih gumbih, v generatorjih pravokotnih valov, v detektorjih nivoja, v vezjih za zaščito podatkovnih vodov pred hrupom, impulznih generatorjih in slavnih pretvornikih.
Uporabite kot oscilator
Schmittov sprožilec je bistabilni multivibrator, ki se lahko uporablja za izvedbo druge vrste multivibratorja, sprostitveni oscilator. To se doseže s povezovanjem enega vezja RC integratorja med izhodom in vhodom obrnjenega Schmittovega prožilca. Izhod bo neprekinjen kvadratni val, katerega frekvenca je odvisna od vrednosti R in C, pa tudi od mejnih točk Schmittovega sprožilca. Ker lahko en sam IC zagotovi več Schmittovih prožilcev (na primer, naprava CMOS tipa 4000 serije 40106 jih vsebuje 6), lahko dodaten del IC hitro uporabimo kot preprost in zanesljiv oscilator s samo dvema zunanjima komponentama.
V tem primeru se Schmittov prožilec na osnovi primerjalnika uporablja v obrnjeni konfiguraciji. Poleg tega je z integrativnim omrežjem RC dodan počasen negativni odziv. Rezultat je ta izhod se samodejno spreminja od VSS do VDD ko se kondenzator polni od enega praga Schmittovega sprožilca do drugega.
pripeti
Upoštevati morate, da glede na pinout model Lahko se spremeni, zato priporočam, da si vedno ogledate podatkovni list proizvajalca, ki ustreza modelu, ki ste ga kupili. Vendar pa imamo kot primer tukaj čip 74LS14 TTL s 6 sprožilci v notranjosti. Zato imamo en DIP zatič, ki bo za napajanje Vcc, in drugega za ozemljitev ali GND. Tako se napajajo vsi sprožilci, potem pa bo treba uporabiti vhod in izhod, ki vam ustreza.
Kje kupiti
Nazadnje, če želite kupite enega od teh Schmitt Trigger, Najdete jih v specializiranih trgovinah ali na spletnih prodajnih platformah kot je Amazon:
