Триггер Шмитта

Триггеры Шмитта представляют собой специфические логические элементы, специально рассчитанные на работу с входными аналоговыми сигналами. Они предназначены для преобразования входных аналоговых сигналов в выходные цифровые сигналы. Появление таких микросхем связано в первую очередь с необходимостью восстановления формы цифровых сигналов, искаженных в результате прохождения по линиям связи. Фронты таких сигналов оказываются пологими, в результате чего форма сигналов вместо прямоугольной может стать близкой к треугольной или синусоидальной. К тому же сигналы, передаваемые на большие расстояния, сильно искажаются шумами и помехами. Восстановить их форму в исходном виде, устранить влияние помех и шумов как раз и призваны триггеры Шмитта.

Триггер Шмитта относится к несимметричным триггерам и предназначен для формирования из входного непрерывно меняющегося сигнала выходного импульсного, имеющего два уровня: уровень лог. «0» и уровень лог. «1».

Передаточная характеристика не инвертирующего триггера Шмитта представлена на рис. 6.15.

Рис. 6.15. Передаточная характеристика триггера Шмитта

Как видно из рис. 6.15, триггер Шмитта имеет петлю гистерезиса, обусловленную наличием положительной обратной связи. Простейший вариант построения триггера Шмитта на ЛЭ приведен на рис. 6.16

Рис. 6.16. Схема триггера Шмитта

Резистор R1 обеспечивает положительную обратную связь. Ширина петли гистерезиса определяется отношением сопротивлений резисторов и разностью напряжений .

Поскольку триггеры Шмитта относятся к очень часто используемым элементам, разработано и выпускается ряд микросхем – триггеров Шмитта, например, К555ТЛ1, К555ТЛ2, К555ТЛ3. Условное схемное обозначение триггера Шмитта с инверсией приведено на рис. 6.17.

На рис. 6.18 в качестве примера приведена схема автоколебательного мультивибратора с использованием триггера Шмитта.

Рис. 6.17. Условное схемное обозначение триггера Шмитта

Рис. 6.18. Автоколебательный мультивибратор

Как видно из схемы, она существенно проще ранее рассмотренных. Сопротивление резистора R1 выбирается из соображений:

.

Частоту следования импульсов примерно можно определить по формуле:

.

В момент включения конденсатор С1 разряжен и на выходе мультивибратора установлен высокий уровень. После заряда С1 через резистор R1 и входным током триггера до напряжения на выходе мультивибратора устанавливается низкий уровень и конденсатор начинает разряжаться через резистор R1 до достижения напряжением на входе значения , после чего на выходе устанавливается высокий уровень и процесс повторяется. Форма сигнала на входе мультивибратора близка к треугольной размахом , причем в виду того, что величины пороговых напряжений смещены ближе к напряжению лог. «0», конденсатор разряжается примерно в полтора раза дольше, чем заряжается.