在本教程中，我们将了解施密特触发器，使用晶体管、运算放大器的一些基本实现，施密特触发器的工作原理以及一些重要的应用。
介绍
当运算放大器在开环模式下工作而不使用反馈时(例如，在基本比较器电路中)，运算放大器的非常大的开环增益将导致触发比较器的最小噪声电压。
如果将比较器用作过零检测器，这种错误触发会导致许多问题。因为噪声的过零不是实际输入信号的过零，所以可能给出错误的过零指示。
为了避免输出的高和低状态之间的这种不必要的切换，使用了一种称为施密特触发器的特殊电路，该电路涉及正反馈。
什么是施密特触发器？
施密特触发器是奥托施密特在20世纪30年代初发明的。它是在正反馈的帮助下，在输入输出转换阈值上增加迟滞的电子电路。这里的滞后意味着它为上升沿和下降沿提供两个不同的阈值电压电平。
本质上，施密特触发器是一个双稳态多谐振荡器，其输出将无限期地保持在任何稳定状态。为了将输出从一种稳定状态变为另一种稳定状态，必须适当地改变(或触发)输入信号。
施密特触发器的这种双稳态操作要求放大器具有正反馈(或再生反馈)和大于1的环路gin。因此，施密特触发器也被称为再生比较器。
例如，如果我们有一个噪声输入信号，如下所示，施密特触发器电路的两个阈值将正确确定脉冲。因此，施密特触发器的基本功能是将有噪声的方波、正弦波、三角波或任何周期信号转换成前沿和后沿都很尖锐的干净方波。
使用晶体管的施密特触发器
如上所述，施密特触发器基本上是一个双稳态电路，其输出状态由输入信号控制。因此，它可以用作电平检测电路。下面的电路显示了基于晶体管的施密特触发器的简单设计。
尽管该电路看起来像一个典型的触发器电路，但它实际上是不同的，因为它缺少从Q2的集电极到Q1的输入端的耦合。Q1和Q2的发射极相互连接，并通过电阻接地.同样，R E充当反馈路径。
基于运算放大器的施密特触发器电路
由于施密特触发器电路本质上是一个具有正反馈的放大器，因此这种设置可以通过使用运算放大器或简单地使用运算放大器来实现。根据输入施加的位置，基于运算放大器的电路可进一步分为反相施密特触发器和同相施密特触发器。
施密特反向触发电路
顾名思义，在施密特反相触发器中，输入施加于运算放大器的反相端。在这种模式下，产生的输出具有相反的极性。该输出施加于同相端，以确保正反馈。
当V IN略大于V REF时，输出变为-V sat；如果V IN略小于-V REF(大于-V REF的负值)，则输出变为V SAT。因此，输出电压V O要么是V SAT，要么是-V SAT，当这些状态发生变化时，可以用R1和R2来控制输入电压。
V REF和-V REF的值可表示如下：
V REF=(V O x R2)/(R1 R2)，V O=V SAT .因此，V REF=(V SAT x R2)/(R1R2)。
-V REF=(V O x R2)/(R1 R2)，V O=-V SAT .因此，-V REF=(-V SAT x R2)/(R1R2)。
参考电压V REF和-V REF称为上阈值电压V UT和下阈值电压V LT，下图是输出电压和输入电压的关系，也称为施密特触发器的传输特性。
对于纯和弦输入信号，下图显示了反相施密特触发器电路的输出。
同相施密特触发器电路
对于同相施密特触发器，在这种情况下，输入施加于运算放大器的同相端。输出电压通过电阻R1反馈到同相端。
假设最初输出电压为V SAT。在V IN小于V LT之前，将输出保持在此饱和水平。输入电压超过阈值电压下限后，输出将状态变为-V SAT。
输出保持此状态，直到输入升至阈值电压上限以上。
下图显示了同相施密特触发器电路的传输特性。
如果使用纯和弦信号作为输入，输出信号将如下所示。
应用领域
施密特触发器的一个重要应用就是将正弦波转换成方波。
它们可以用来消除比较器中的抖动(由于输入信号摆幅通过阈值区域而导致的多重输出跃迁现象)。
它们还可以充当简单的开/关控制器(例如，基于温度的开关)。责任编辑：tzh
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