施密特触发器：电路、工作和应用
施密特触发器，最初被称为热离子触发器，已经存在了几十年。到目前为止，它已经为改变生活的技术进步做出了贡献，例如跟踪两种电压状态之间的切换。它是一个比较器或差分放大器，具有额外的滞后以提供抗噪性。但即使没有滞后，它也可以单独充当产生干净数字脉冲的比较器。
今天，我们将设计一个施密特触发器电路，然后解释它是如何工作的。此外，我们将重点介绍可以应用施密特触发器电路的几个领域。
1.什么是施密特触发器？
简而言之，它是一个再生比较器。它使用正反馈来实现滞后电压或将正弦输入变为方波输出。通常，施密特触发器的输出电压充当输入波形的参考电压。它的作用是将噪声从其模拟输入信号形式转换为数字信号。
施密特触发器也可以是双稳态电路。一旦输入达到所需的阈值电平，双稳态电路具有稳定的高低输出电压摆幅。
2.施密特触发器的种类
毫无疑问，有几种以施密特触发器作为组件之一的逻辑集成电路。然而，在我们的案例中，我们的兴趣将基于我们将拥有的 DIY 施密特触发器。
类型包括；
- 基于运算放大器的施密特触发器，以及
- 基于晶体管的施密特触发器。
对上述类型的进一步解释在常见的施密特触发器电路下。
3.施密特触发器如何工作？
施密特触发器使用正反馈概念来实现其功能。换句话说，它将获取一个输出样本，然后将其反馈回输入源。这样，输出就会有强化。
（正反馈解释）。
增强有助于使比较器输出随意稳定在其状态。此外，它确保状态在规定的水平上保持不变。
4.常用施密特触发器电路
使用晶体管的施密特触发器
我们将使用两个晶体管（基本组件）和其他基本的外部组件来构建这个施密特触发器电路。
电路的操作
首先，当 VIN（输入电压）为 0V 时，T1 不会导通。另一方面，Vref（参考电压）的电压为 1.98 V，这将允许 T2 导通。
进一步，当我们进行节点B时，我们可以将电路视为分压器，然后使用以下公式计算电压和组件值;
VIN =0V，Vref =5V
Va =(Ra + Rb/Ra + Rb + R1) x Vref
Vb =(Rb/Rb + R1 + Ra) x Vref
正如我们所注意到的，T2 的 1.98 导通电压很低。此外，晶体管端子的基极电压为 1.28V，高于 0.7V 的晶体管发射极端电压。
因此，增加电路输入电压可以越过T1值并使其导通。随后会导致T2的基极电压下降。 T2 晶体管的导通时间越短，输出电压越高。
使用晶体管的施密特触发器
接下来，电路输入电压在 T1 端子的基极电压将开始拒绝。在这个过程中，基极电压会超过晶体管发射极的0.7V，从而导致晶体管失活。
整个过程取决于发射极电流拒绝到晶体管找到正向激活模式的点。之后，T2端的基极电压和集电极电压都会上升。
但是，有时流过 T2 的电流很小，电流能够关断 T1 并降低发射极的电压。在这种情况下，您需要将电路输入电压降至 1.3V 左右，以停用 T1。
最后，您将获得 1.3V 和 1.9V 的两个阈值电压。
基于运算放大器的施密特触发器电路
基于运算放大器的施密特触发电路有两个主要部分；非反相输入和反相施密特触发器。
反相施密特触发器电路
对于反相施密特触发器输入，您将应用运算放大器 (Op-Amp) 的反相端子。此外，反相模式产生的输出极性相反，您需要将其应用到同相端子以获得正反馈。
反相施密特触发器电路
上述反相施密特触发器电路的说明及公式；
VREF 小于 VIN 会导致 -VSAT 比较器输出。相反，如果 -VREF 略大于 VIN（更负），则输出将为 VSAT。因此，Vo（比较器输出电压）将是 -VSAT 或 VSAT。但是您必须使用 R2 或 R1 控制电路输入电压，以调节电路的状态变化。
-VREF 和 VREF 公式的值；
- VREF =(VO * R2) / (R1 + R2)
2. VO =VSAT，因此，
3. VREF =(VSAT * R2) / (R1 + R2)
4. -VREF =(VO * R2) / (R1 + R2)
5. VO =-VSAT 因此，
6. -VREF =(-VSAT * R2) / (R1 + R2)
有时，您会发现 VREF 称为上阈值电压 (VUT)，而 -VREF 是下阈值电压 (VLT)。
同相施密特触发器电路
在基于运算放大器的施密特触发器电路的第二种模式中，您将电路输入电压施加到运算放大器的非反相输入端。之后，发射极电阻 R1 将允许输出电压返回到同相端电路。
同相施密特触发器电路
假设一开始输出电压为 VSAT。只要 VLT 高于 VIN，输出电压就会处于相同的饱和水平。如果稍后电路输入电压超过下限电压电平，则输出状态将变为-VSAT。您还可以串联改变偏置电压以获得所需的参考电压值。
最后，输出将保持在 -VSAT 状态，直到电路输入电压升至上限阈值电压以上。
5.施密特触发器的应用
您会在多种应用中找到施密特触发器电路，例如：
- 首先，在开关去抖电路中。
- 然后，您可以使用施密特触发器来实现张弛振荡器，尤其是在具有闭环 -ve 响应的设计中。
- 此外，您还可以在函数发生器和电源中使用它们。
- 此外，触发电路将正弦波变为方波。
- 最后，您可以将它们合并到数字电路中作为信号调理，以帮助移除信号电路。
总结
总而言之，今天的文章详细介绍了施密特触发器、其操作、基本电路结构以及它的一些应用。
即使触发器的效率很高，最好也有一些预防措施，例如。将运算放大器驱动到轨道上。会有更多的功耗，因此，你需要一个大功率的电源。尽管存在限制，但您将摆脱噪声信号并减少多个输出转换的数量。
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