8.5. Триггеры Шмитта. Word.

ТРИГГЕРЫ ШМИТТА.
Триггеры Шмитта применяются для получения из произвольного входного сигнала
выходного напряжения прямоугольной формы.
На РИС.1,а показана схема триггера Шмитта, в котором применены инверторы
микросхем ТТЛ. Положительная обратная связь между инверторами обеспечивается за
счет резистора R1 сопротивлением 22 Ом, включенного в цепь питания, в провод,
соединяющий ИС с заземленным зажимом источника питания. Для увеличения влияния
цепи обратной связи ток через второй инвертор увеличивается путем включения
резистора R2 между его выходом и положительным зажимом источника питания.
Подобный формирователь на ИС типа К155ЛА3 удовлетворительно работает до частоты
порядка единиц мегагерц при подаче на вход синусоидального напряжения амплитудой
0,5…0,7B.
В формирователе, показанном на РИС.1,б, положительная обратная связь вводится путем
включения резистора между выходом второго инвертора и входом первого. Входное
напряжение в этом формирователе подается через дополнительный резистор (470 Ом),
сопротивление которого также влияет на глубину положительной обратной связи.
Увеличение сопротивления этого резистора увеличивает коэффициент положительной
обратной связи и уменьшает чувствительность триггера Шмитта к входному напряжению.
Триггер Шмитта на микросхеме КМОП – технологии типа К176ЛА7 (К561ЛА7) можно
собрать по схеме, изображенной на РИС.2.
Большим входным сопротивлением (определяемым только токами утечки монтажа и ИС)
обладает триггер Шмитта на базе универсального логического элемента К176ЛП1. Схема
соединения выводов ИС для этого случая приведена на РИС.3. Пороги включения и
выключения триггера – около 6 и 3В соответственно (при напряжении питания 9В).
Триггер Шмитта можно построить на D – триггере. Например, если в схеме,
изображенной на РИС.4, на вход С подать постоянный потенциал лог.1, а на вход D –
входной сигнал, то с выходов триггера мы получим напряжение, принимающие уровни
лог.0 и лог.1.
Триггер Шмитта можно построить на ОУ, подав на один из входов опорное напряжение,
а на другой входной сигнал. Очень просто триггер Шмитта реализовать на микросхеме
К548УН1. Потенциал неинвертирующего входа данной микросхемы близок к 1,3В и не
зависит от напряжения питания. Схема триггера Шмитта на К548УН1 изображена на
РИС.5. Верхний и нижний уровни срабатывания можно определить по формулам:
Uн = 1,3 R1/(R1 + Rсм); Uв = 1,3 + (Uпит. – 3) Rсм/(R1 + Rсм),
где Rсм – сопротивление резистора в цепи базы транзистора входного каскада,
приблизительно равное 60кОм.
Рассмотренный триггер Шмитта пригоден для управления ТТЛ и КМОП микросхемами.
Верхний уровень напряжения на выходе, а следовательно, и верхний порог срабатывания
триггера зависят от напряжения питания. Исключить эту зависимость можно, включив
стабилитрон VD1(РИС.6). Как только выходное напряжение достигнет напряжения
пробоя стабилитрона, которое не должно превышать Uпит. – 3В, ток через него резко
увеличится, сработает токовая защита выходной ступени микросхемы, ограничивая
выходной ток на уровне 12мА, и дальнейший рост напряжения прекратится. Такой способ
стабилизации очень удобен в случае питания микросхемы от нестабилизированного
источника питания.
На РИС.7,а показана схема триггера Шмитта, построенного на компараторе К554СА3.
Положительная обратная связь здесь задается резисторами R1 и R2. Резисторы R3 и R4
используются для коррекции напряжения смещения тора (исходно это напряжение может
достигать 3мВ). Если такая коррекция не требуется, то выводы 5 и 6 микросхемы никуда
не присоединяются. Резистор R5 служит коллекторной нагрузкой выходного транзистора
компаратора. Когда этот транзистор закрыт, выходное напряжение компаратора Uвых.
примерно равно 4В (определяется делителем R5, R2), а когда открыт, Uвых.=0. Делитель
обратной связи R2, R1 подает на неинвертирующий вход компаратора приблизительно
одну сотую часть выходного напряжения. Поэтому ширина петли гистерезиса данного
триггера равна примерно 40мВ ( РИС.7,б). Если на вход рассматриваемого устройства
подавать напряжение произвольной формы, то при пересечении этим напряжением
уровней 0 (сверху) и 40мВ (снизу) на выходе будут формироваться уровни 1 и 0,
характерные для цифровых ТТЛ – микросхем.
Импульсные сигналы, проходящие по линии связи, могут быть сильно искажены по
форме. Для восстановления формы сигнала и устранения сопровождающих шумов перед
приемным устройством ставят оптоэлектронный триггер Шмитта (РИС.8). Приходящие на
вход оптопары импульсы переводят фототранзистор в насыщение, и транзистор VT1
запирается. Высокий потенциал, возникающий на коллекторе VT1, через дид VD1
прикладывается к базе транзистора VT2, что вызывает его отпирание. После окончания
входного сигнала транзистор VT2 запирается до прихода следующего возбуждающего
импульса.
Триггеры Шмитта выпускаются и в интегральном исполнении. Условные обозначения и
нумерация выводов микросхем, содержащих триггеры Шмитта, указаны на РИС.9.
ЛИТЕРАТУРА.
1. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. Москва.
Энергоатомиздат. 1988г.
30