Hôm nay chúng tôi mô tả một thành phần mới khác được thêm vào danh sách của chúng tôi, Trình kích hoạt Schmitt, một ẩn số đối với nhiều người mà giờ đây sẽ không còn là một bí ẩn nữa. Và chúng tôi sẽ mô tả mọi thứ bạn cần biết về nó, chẳng hạn như nó là gì, nó dùng để làm gì, thiết bị điện tử này hoạt động như thế nào và thậm chí sau đó bạn có thể tích hợp nó với các dự án của mình với Arduino, Vv
Vì vậy, hãy xem yếu tố này có thể làm gì cho chúng ta...
Những khái niệm cần thiết trước đó
Trước khi bắt đầu với Schmitt Trigger, cần phải định nghĩa một số khái niệm điều đó sẽ có ích để hiểu rõ hơn nó là gì và nó hoạt động như thế nào. Tôi đang đề cập đến:
- Máy so sánh: Trong điện tử, bộ so sánh là một thiết bị so sánh hai điện áp hoặc dòng điện và phát ra tín hiệu số cho biết cái nào lớn hơn. Nó có hai đầu vào tương tự và một đầu ra kỹ thuật số nhị phân. Điều quan trọng cần lưu ý là trình kích hoạt Schmitt là một loại bộ so sánh. Ngoài ra, bộ so sánh này bao gồm một bộ khuếch đại vi sai khuếch đại cao chuyên dụng.
- Trễ: Độ trễ là một đặc tính trong đó trạng thái của hệ thống phụ thuộc vào lịch sử của nó. Ví dụ, một nam châm có thể có các mô men từ khác nhau trong từ trường tùy thuộc vào sự thay đổi của trường trong quá khứ, tạo thành các đường cong trễ. Tính chất này được quan sát thấy trong các vật liệu sắt từ và sắt điện cũng như các hiện tượng tự nhiên như sự biến dạng của cao su và hợp kim ghi nhớ hình dạng. Độ trễ có liên quan đến những thay đổi không thể đảo ngược, chẳng hạn như chuyển pha và thường gặp trong các hệ thống tự nhiên. Tại sao bạn nên biết điều này? Vâng, bởi vì Schmitt Trigger là một mạch so sánh có độ trễ.
Trình kích hoạt Schmitt là gì?
Un Kích hoạt Schmitt, còn được gọi là bộ kích hoạt Schmitt trong tiếng Tây Ban Nha, là một mạch so sánh điện tử chuyển đổi tín hiệu đầu vào tương tự thành tín hiệu đầu ra kỹ thuật số. Nó thực hiện điều này bằng cách áp dụng phản hồi tích cực để tạo ra điểm chuyển đổi trễ, nghĩa là ngưỡng chuyển đổi giữa trạng thái logic "cao" và "thấp" là khác nhau đối với mức tăng và giảm của tín hiệu đầu vào. Hành vi kích động này ngăn chặn những biến động không mong muốn và cung cấp giới hạn dung sai cho các tín hiệu đầu vào nhiễu hoặc có độ biến động nhỏ.
Thiết kế được tạo ra lần đầu tiên Otto H. Schmitt năm 1934, do đó tên của nó. Kể từ đó, linh kiện điện tử này được sử dụng rộng rãi trong vô số ứng dụng như chúng ta sẽ thấy sau. Ngoài ra, bạn nên biết rằng nó thường được gói gọn trong một mạch hoặc chip tích hợp, thường là DIP và nó thường bao gồm một bộ khuếch đại hoạt động (op-amp) Với phản hồi dương thông qua điện trở, một đầu vào không đảo (+) và một đầu vào đảo ngược (-) của op-amp được kết nối thông qua chuỗi điện trở và một điện trở bổ sung cũng được đưa vào để có phản hồi dương từ đầu ra đến đầu vào đảo ngược .
Khi đến hành vi kích động, phải nói rằng khi tín hiệu đầu vào vượt quá một ngưỡng trên nhất định thì đầu ra của Schmitt Trigger sẽ chuyển thành "cao" và nếu tín hiệu đầu vào giảm xuống dưới một ngưỡng thấp hơn khác thì đầu ra sẽ chuyển thành "thấp". Sự khác biệt giữa hai ngưỡng được gọi là cửa sổ trễ và rất cần thiết cho hành vi trễ. Điều này có ưu điểm là tránh được những phản hồi nhanh không mong muốn do dao động nhỏ hoặc nhiễu trong tín hiệu đầu vào. Vì vậy, nó cung cấp khả năng miễn dịch với tiếng ồn.
Bộ kích hoạt Schmitt được sử dụng để cải thiện khả năng chống ồn trong một mạch có một ngưỡng đầu vào duy nhất. Trong trường hợp này, tín hiệu nhiễu gần ngưỡng có thể gây ra những thay đổi nhanh chóng ở đầu ra do nhiễu. Bộ kích hoạt Schmitt, nhờ có hai ngưỡng, sẽ tránh được những thay đổi không mong muốn, vì tín hiệu nhiễu gần ngưỡng chỉ tạo ra thay đổi ở đầu ra; Để gây ra một thay đổi khác, tín hiệu phải vượt qua ngưỡng kia.
Un ví dụ thực tế Nó bao gồm một photodiode hồng ngoại khuếch đại tạo ra tín hiệu thay đổi giữa các giá trị cực trị. Tín hiệu này được làm mịn bằng bộ lọc thông thấp và đầu ra được lọc được kết nối với bộ kích hoạt Schmitt. Thiết bị này đảm bảo rằng đầu ra chỉ chuyển từ mức thấp lên mức cao sau khi tín hiệu hồng ngoại kích thích điốt quang trong thời gian dài hơn một khoảng thời gian đã biết. Khi bộ kích hoạt Schmitt ở mức cao, nó chỉ trở về mức thấp sau khi tín hiệu hồng ngoại ngừng kích thích điốt quang trong thời gian dài hơn một khoảng thời gian tương tự đã biết. Điều này tránh được những thay đổi giả do tiếng ồn môi trường gây ra. Bộ kích hoạt Schmitt thường gặp trong các mạch chuyển mạch, chẳng hạn như các công tắc gỡ lỗi.
Cách thức hoạt động của Trình kích hoạt Schmitt
Các mạch có độ trễ dựa trên phản hồi tích cực, giúp có thể chuyển đổi bất kỳ mạch hoạt động nào thành bộ kích hoạt Schmitt bằng cách áp dụng phản hồi dương với mức tăng vòng lặp lớn hơn một. Phản hồi tích cực liên quan đến việc thêm một số điện áp đầu ra vào điện áp đầu vào. Các mạch này, bao gồm bộ suy giảm, bộ cộng và bộ khuếch đại đóng vai trò là bộ so sánh, có thể được thực hiện bằng ba kỹ thuật cụ thể.
Hai kỹ thuật đầu tiên là phiên bản kép (nối tiếp và song song) của hệ thống phản hồi tích cực chung. Trong các cấu hình này, điện áp đầu ra điều chỉnh sự chênh lệch hiệu dụng của điện áp đầu vào bộ so sánh, bằng cách 'giảm ngưỡng' hoặc bằng cách 'tăng điện áp đầu vào mạch'. Các cấu hình này kết hợp các thuộc tính ngưỡng và bộ nhớ vào một phần tử duy nhất. Thay vào đó, kỹ thuật thứ ba tách biệt các thuộc tính ngưỡng và bộ nhớ, mang lại sự linh hoạt cao hơn trong việc triển khai mạch.
Tiện ích và ứng dụng
Schmitt Triggers có thể được sử dụng cho một số ứng dụng thực tế tùy thuộc vào cấu hình, ví dụ:
- Chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số- Thành phần này thực sự là một bộ chuyển đổi tương tự sang số một bit. Khi tín hiệu đạt đến một mức nhất định, nó sẽ chuyển từ trạng thái thấp sang trạng thái cao.
- Phát hiện mức độ- có khả năng cung cấp khả năng phát hiện mức độ. Khi thực hiện ứng dụng này cần tính đến điện áp trễ để mạch thay đổi theo điện áp yêu cầu.
- Tiếp nhận đường dây- Khi đưa đường truyền dữ liệu có thể bị nhiễu tới cổng logic, cần đảm bảo mức đầu ra logic chỉ thay đổi khi thông tin thay đổi chứ không phải do bị nhiễu giả. Việc sử dụng bộ kích hoạt Schmitt cho phép nhiễu từ đỉnh đến đỉnh đạt đến mức độ trễ trước khi có thể xảy ra kích hoạt giả.
Trong các trường hợp cụ thể hơn, bạn có thể thấy chúng trong các mạch mà bạn muốn loại bỏ hiện tượng nảy trong các nút cơ, trong bộ tạo sóng vuông, trong bộ dò mức, trong mạch bảo vệ nhiễu dòng dữ liệu, bộ tạo xung và bộ chuyển đổi nổi tiếng ADC.
Sử dụng như một bộ dao động
Bộ kích hoạt Schmitt là một bộ dao động đa năng có thể đóng được có thể được sử dụng để triển khai một loại bộ đa hài khác, bộ dao động thư giãn. Điều này đạt được bằng cách kết nối một mạch tích hợp RC duy nhất giữa đầu ra và đầu vào của bộ kích hoạt Schmitt đảo ngược. Đầu ra sẽ là sóng vuông liên tục có tần số phụ thuộc vào giá trị của R và C, cũng như các điểm ngưỡng của bộ kích hoạt Schmitt. Do một IC đơn có thể cung cấp một số bộ kích hoạt Schmitt (ví dụ: thiết bị CMOS dòng 4000 40106 chứa 6 bộ kích hoạt trong số đó), nên một phần bổ sung của IC có thể nhanh chóng được sử dụng như một bộ tạo dao động đơn giản và đáng tin cậy chỉ với hai bộ phận bên ngoài. .
Trong trường hợp này, bộ kích hoạt Schmitt dựa trên bộ so sánh được sử dụng trong cấu hình đảo ngược của nó. Ngoài ra, phản hồi tiêu cực chậm được thêm vào bằng mạng tích hợp RC. Kết quả là thế đầu ra tự động dao động từ VSS đến VDD khi tụ điện tích điện từ ngưỡng này của bộ kích hoạt Schmitt sang ngưỡng kia.
Chốt ra
Bạn phải nhớ rằng theo mô hình sơ đồ chân Nó có thể thay đổi nên tôi khuyên bạn luôn xem datasheet của nhà sản xuất tương ứng với model bạn đã mua. Tuy nhiên, để làm ví dụ, ở đây chúng ta có chip 74LS14 TTL với 6 bộ kích hoạt bên trong. Do đó, chúng tôi có một chân DIP sẽ dành cho nguồn Vcc và một chân khác dành cho nối đất hoặc GND. Đây là cách tất cả các trình kích hoạt được cung cấp năng lượng và sau đó sẽ là vấn đề sử dụng đầu vào và đầu ra phù hợp với bạn.
Mua ở đâu
Cuối cùng, nếu bạn muốn mua một trong những chiếc Schmitt Trigger này, Bạn có thể tìm thấy chúng ở các cửa hàng chuyên dụng hoặc trên các nền tảng bán hàng trực tuyến như Amazon:
