施密特触发器电路及工作原理详解_施密特触发器特点_施密特触发器的作用

　　什么是施密特触发器

　　施密特触发器（Schmidt trigger）是包含正回授的比较器电路。它也有两个稳定状态，但与一般触发器不同的是，施密特触发器采用电位触发方式，其状态由输入信号电位维持；对于负向递减和正向递增两种不同变化方向的输入信号，有不同的阈值电压。施密特触发器可作为波形整形电路，能将模拟信号波形整形为数字电路能够处理的方波波形，而且由于施密特触发器具有滞回特性，所以可用于抗干扰，其应用包括在开回路配置中用于抗扰，以及在闭回路正回授/负回授配置中用于实现多谐振荡器。

　　施密特触发器的主要特点

　　施密特触发电路是一种波形整形电路，当任何波形的信号进入电路时，输出在正、负饱和之间跳动，产生方波或脉波输出。不同于比较器，施密特触发电路有两个临界电压且形成一个滞后区，可以防止在滞后范围内之噪声干扰电路的正常工作。如遥控接收线路，传感器输入电路都会用到它整形。

　　施密特触发器电路工作原理详解

　　一般比较器只有一个作比较的临界电压，若输入端有噪声来回多次穿越临界电压时，输出端即受到干扰，其正负状态产生不正常转换，如图1所示。

　　

　　图1 （a）反相比较器 （b）输入输出波形

　　施密特触发器如图2 所示，其输出电压经由R1 、R2 分压后送回到运算放大器的非反相输入端形成正反馈。因为正反馈会产生滞后（Hysteresis）现象，所以只要噪声的大小在两个临界电压（上临界电压及下临界电压）形成的滞后电压范围内，即可避免噪声误触发电路，如表1 所示

　　

　　图2 （a）反相斯密特触发器 （b）输入输出波形

　　表1施密特触发器的滞后特性

　　

　　反相施密特触发器

　　电路如图2 所示，运算放大器的输出电压在正、负饱和之间转换：

　　νO= ±Vsat 。输出电压经由R1 、R2 分压后反馈到非反相输入端：ν+= βνO，

　　其中反馈因数=

　　当νO为正饱和状态（+Vsat ）时，由正反馈得上临界电压

　　

　　当νO 为负饱和状态（- Vsat ）时，由正反馈得下临界电压

　　

　　VTH 与VTL 之间的电压差为滞后电压：2R1

　　

　　图3 （a）输入、输出波形 （b）转换特性曲线

　　输入、输出波形及转换特性曲线如图3（b）所示。

　　当输入信号上升到大于上临界电压VTH 时，输出信号由正状态转变为

　　负状态即： νI ＞VTH→νo = - Vsat

　　当输入信号下降到小于下临界电压VTL 时，输出信号由负状态转变为

　　正状态即： νI ＜VTL→νo = + Vsat

　　输出信号在正、负两状态之间转变，输出波形为方波。

　　非反相施密特电路

　　

　　图4 非反相史密特触发器

　　非反相施密特电路的输入信号与反馈信号均接至非反相输入端，如图4所示。

　　由重迭定理可得非反相端电压

　　

　　反相输入端接地： ν- = 0，当ν+ = ν- = 0 时的输入电压即为临界电压。

　　将ν+ = 0 代入上式得

　　整理后得临界电压

　　当νo 为负饱和状态时，可得上临界电压

　　

　　当νo为正饱和状态时，可得下临界电压，

　　

　　VTH与VTL之间的电压差为滞后电压：

　　

　　

　　图5 （a）计算机仿真图 （b）转换特性曲线

　　输入、输出波形与转换特性曲线如图5所示。

　　当输入信号下降到小于下临界电压VTL 时，输出信号由正状态转变为

　　负状态：νo 《 VTL →νo = - Vsat

　　当输入信号上升到大于上临界电压VTH 时，输出信号由负状态转变为

　　正状态： νo ＞ VTL →νo = + Vsat

　　输出信号在正、负两状态之间转变，输出波形为方波。

　　施密特触发器有什么具体作用

　　1、波形变换

　　可将三角波、正弦波等变成矩形波。

　　2、脉冲波的整形

　　数字系统中，矩形脉冲在传输中经常发生波形畸变，出现上升沿和下降沿不理想的情况，可用施密特触发器整形后，获得较理想的矩形脉冲

　　3、脉冲鉴幅

　　幅度不同、不规则的脉冲信号施加到施密特触发器的输入端时，能选择幅度大于欲设值的脉冲信号进行输出。

　　4、构成多谐振荡器

　　幅值不同的信号在通过加上一个合适电容的施密特触发器后会产生矩形脉冲，矩形波脉冲信号，常用作脉冲信号源及时序电路中的时钟信号。