施密特觸發器的作用:
當把模擬信號轉換為數字信號時,輸入信號在臨界點(比較值)處波動時,輸出跟隨波動,輸出的方波包含很多雜波,這些雜波影響后級數字信號處理,如上圖綠色線條圈出的部分。
施密特觸發器的作用,從這張圖中可以很直觀的看出,當輸入信號逐漸增大,直至超過上限值,輸出翻轉,當輸入信號逐漸減小,直至低于下限值時輸出翻轉。施密特觸發器的輸入比較門限有兩個。兩個門限很好的防止了雜波的產生。
一般市場上能夠買到的施密特觸發器,或者帶有施密特觸發器功能的IC,這種IC有兩個門限都是正數,而且是固定的正數,例如,SN74LVC1G17單路施密特觸發緩沖器,門限值如下,使用時根據自己需要選擇即可。
其實施密特觸發器是滯回比較器(遲滯比較器)的一個特例,滯回比較器的兩個門限需要自己配置,可以使用運放或者三極管搭建。下面介紹一下滯回比較器的設計方法。
滯回比較器設計1——信號反相輸入
此款芯片并非軌到軌類型,因此輸出最高電平不能達到5V,經過仿真測量,這款運放Umax為4V左右,根據以上電路中的阻值,計算得出兩個門限如下:
仿真波形如下:
滯回比較器設計2——信號同相輸入
根據疊加定理計算同相端電壓公式,如下:
滯回比較器兩個門限如下:
根據以上電路中的阻值,計算兩個門限值如下:
仿真波形如下:
另外,注意一點,反相端的波形是個動態波形,如下紫色波形:
滯回比較器設計3——使用LM339,信號反相輸入。
像這種開漏輸出的比較器,輸出必須要有上拉電阻才能輸出高電平,計算閾值時,要把上拉電阻考慮在內,在以上電路中,上拉電阻越小,運放輸出高電平越接近5V,上拉電阻越小,運放輸出高電平越低。R3=10K時,如下圖所示:
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