シュミットトリガー：回路、動作、およびアプリケーション

当初は熱電子トリガーとして知られていたシュミットトリガーは、何十年も前から存在しています。これまでのところ、2つの電圧状態間のスイッチングの追跡など、人生を変える技術の進歩に貢献してきました。これは、ノイズ耐性を提供するために追加のヒステリシスを備えたコンパレータまたは差動アンプです。ただし、ヒステリシスがなくても、クリーンなデジタルパルスを生成するコンパレータとしてのみ機能します。

今日は、シュミットトリガー回路を設計し、それがどのように機能するかを説明します。さらに、シュミットトリガー回路を適用できるいくつかの領域を強調します。

1.シュミットトリガーとは何ですか？

簡単に言えば、それは再生コンパレータです。正のフィードバックを使用して、ヒステリシス電圧を実装するか、正弦波入力を方形波出力に変更します。多くの場合、シュミットトリガーの出力電圧は、入力波形の基準電圧として機能します。ノイズをアナログ入力信号形式からデジタル信号に変換するように機能します。

シュミットトリガーは双安定回路にすることもできます。双安定回路では、入力が目的のしきい値レベルに達すると、高出力と低出力の電圧振幅が安定します。

2。シュミットトリガーの種類

間違いなく、コンポーネントの1つとしてシュミットトリガーを備えたいくつかの論理集積回路があります。ただし、この場合は、DIYシュミットトリガーに基づいて関心を持ちます。

タイプは次のとおりです。

オペアンプベースのシュミットトリガー、および
トランジスタベースのシュミットトリガー。

上記のタイプの詳細については、一般的なシュミットトリガー回路を参照してください。

3.シュミットトリガーはどのように機能しますか？

シュミットトリガーは、その機能を実現するために正のフィードバックの概念を使用しています。つまり、出力サンプルを取得して、入力ソースにフィードバックします。このようにして、出力に補強が加えられます。

（正のフィードバックの説明）。

補強は、コンパレータ出力を自由にその状態に落ち着かせるのに役立ちます。また、規定のレベルで状態が一定であることを保証します。

4。一般的なシュミットトリガー回路

トランジスタを使用したシュミットトリガー

このシュミットトリガー回路には、2つのトランジスタ（必須コンポーネント）とその他の基本的な外部コンポーネントを使用して、ブロック図を設定します。

回路の操作

まず、VIN（入力電圧）が0Vの場合、T1は導通しません。一方、Vref（電圧リファレンス）のVは1.98 Vであり、T2が導通できるようになります。

さらに、ノードBに進むと、回路を分圧器として扱い、以下の式を使用して、コンポーネント値を使用して電圧を計算できます。

VIN =0V、Vref =5V

Va =（Ra + Rb / Ra + Rb + R1）x Vref

Vb =（Rb / Rb + R1 + Ra）x Vref

すでに述べたように、T2の1.98の導通電圧は低いです。また、トランジスタの端子のベース電圧は1.28Vであり、0.7Vのトランジスタエミッタ端子電圧よりも高くなっています。

したがって、回路の入力電圧を上げると、T1値を超えて導通する可能性があります。その後、T2のベース電圧が低下します。 T2トランジスタの導通期間が短くなると、出力電圧が上昇します。

トランジスタを使用したシュミットトリガー

次に、端子のT1ベース電圧での回路入力電圧が拒否を開始します。このプロセスでは、ベース端子電圧がトランジスタのエミッタ端子の0.7Vを超えて、トランジスタが非アクティブになります。

手順全体は、トランジスタが順方向アクティブのモードを見つけるポイントまで拒否するエミッタ電流に依存します。その後、T2の端子のベース電圧とコレクタ電圧の両方が上昇します。

ただし、T2に流れる電流がほとんどない場合があり、その電流によってT1がオフになり、エミッタの電圧が低下する可能性があります。このような状況では、回路の入力電圧を約1.3Vに下げて、T1を非アクティブにします。

最後に、1.3Vと1.9Vの2つのしきい値電圧があります。

オペアンプベースのシュミットトリガー回路

オペアンプベースのシュミットトリガー回路には、2つの主要な区分があります。非反転入力および反転シュミットトリガー。

反転シュミットトリガー回路

反転シュミットトリガー入力には、オペアンプ（Op-Amp）の反転端子を適用します。さらに、反転モードから生成された出力は反対の極性であるため、正のフィードバックを得るには、非反転端子にそれを適用する必要があります。

反転シュミットトリガー回路

上記の反転シュミットトリガー回路の説明と式;

VREFがVINより小さい場合、-VSATコンパレータ出力になります。逆に、-VREFがVINよりわずかに大きい（負の値が大きい）場合、出力はVSATになります。したがって、Vo（コンパレータ出力電圧）は-VSATまたはVSATのいずれかになります。ただし、回路の状態変化を調整するには、R2またはR1で回路の入力電圧を制御する必要があります。

-VREFおよびVREF定式化の値。