5.3. Триггеры Шмитта

Схемы, имеющие разные уровни включения и выключения (пороги срабатывания), называются триггерами Шмитта. Интегральные триггеры Шмитта выполняют, кроме того, функцию ЛЭ НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ (инвертирующие триггеры Шмитта) или И, ИЛИ (неинвертирующие триггеры Шмитта). Инвертирующий триггер Шмитта на входе которого включен ЛЭ 2И, а на выходе — ЛЭ НЕ, изображен на рис. 5.36. Разные уровни срабатывания в этой схеме обеспечиваются усилителем с обратной связью по току, выполненным на транзисторах и

На рис. 5.37,а показаны временные диаграммы формирования неинвертирующим триггером Шмитта выходного сигнала с крутыми фронтами из медленно меняющегося входного напряжения Выходное напряжение триггера скачком изменяется с 0 на 1 при достижении входным напряжением верхнего порога и скачком изменяется с 1 на 0 при

Рис. 5.36

Рис. 5.37

пересечении входным напряжением нижнего уровня т.е. триггеры Шмитта имеют два устойчивых состояния, но в отличие от триггеров, рассмотренных в § 3.3, они имеют один вход и могут управляться как цифровым, так и аналоговым сигналом (под цифровыми сигналами понимаем сигналы, имеющие фронты малой длительности, а под аналоговыми — сколь угодно медленно изменяющиеся сигналы). На рис. 5.37,6 показана передаточная характеристика (петля гистерезиса) триггера Шмитта. Разность уровней называется шириной петли гистерезиса.

Триггеры Шмитта часто используются для формирования прямоугольного напряжения из синусоидального, а также для фильтрации помех в линиях связи, величина которых не превышает значения В частности, для увеличения помехозащищенности И С на некоторых их входах устанавливаются встроенные триггеры Шмитта.

На рис. 5.38 представлены триггеры Шмитта как отечественного, так и зарубежного производства. Если триггер шмитта

(см. скан)

имеет входную логику И или ИЛИ, то сигнал, подаваемый на вход триггера, формируется как конъюнкция или дизъюнкция нескольких сигналов. В табл. 5.14 приведены основные параметры некоторых триггеров Шмитта [28 - 30].

Триггер Шмитта имеет прямой и инверсный а выходы, причем инверсный выход находится в Z-состоянии при (рис. 5.39, ,). В состав ИС входит фазовый детектор, выполняющий функцию т. е. ИС может использоваться в качестве чувствительного элемента в системах фазовой автоподстройки частоты.

У триггеров Шмитта, изготовляемых по КМОП-технологии, пороги срабатывания и ширина петли гистерезиса зависят от напряжения питания. Так, триггеры Шмитта характеризуются типовыми значениями величин [40]:

Интегральная схема (рис. 5.39,а) содержит два триггера Шмитта — которые имеют входы и управления порогами срабатывания Пороги можно изменять независимо двумя резисторами или одним резистором оба порога одновременно. При данные триггеры характеризуются значениями величин:

Кроме указанных выше применений триггеры Шмитта могут использоваться для построения генераторов, схем расширения импульсов и др. На рис. 5.40,в показана типовая схема автогенератора на триггере Шмитта. Частота выходного сигнала генератора определяется постоянной времени RC-цепи. Работу этого генератора поясняют временные диаграммы на рис. Заряд и разряд конденсатора С может происходить только до напряжений, определяемых пороговыми уровнями При достижении напряжением на конденсаторе одного из этих уровней происходит скачкообразное изменение выходного сигнала генератора Максимальная величина сопротивления резистора зависит от входного тока триггера Шмитта (так, для рекомендуются значения Частота генерируемых импульсов [25].

В схеме генератора с времязадающей -цепью, приведенной на рис. 5.40, d, резистор служит для регулирования скважности выходного сигнала (возможно установить скважность 2). Стабильность

частоты генераторов на триггерах Шмитта определяется стабильностью пороговых напряжений и достаточна для многих практических применений. Времязадающую RС-цепь из схемы генератора можно исключить для получения максимальной частоты генерируемого сигнала. Так, частота генерации в схеме, изображенной на рис. 5.41, составляет 36 МГц (на D-триггере собран делитель частоты на 2 для получения сигналов со скважностью 2).

Рис. 5.39

Рис. 5.40

Рис. 5.41

Рис. 5.42

На рис. 5.42, а показана схема расширителя импульсов. Значение входного сигнала вызывает быстрый разряд конденсатора С благодаря малому выходному сопротивлению ЛЭ НЕ с открытым коллекторным выходом при низком уровне его выходного напряжения и устанавливает значение выходного сигнала триггера Шмитта

На интервале значения сигнала происходит заряд конденсатора С. Как только напряжение достигнет порогового напряжения срабатывает триггер Шмитта, и его выходной сигнал изменяется с 1 на 0. Длительность выходного сигнала определяется времязадающей RC-цепью.