В предыдущей статье на нашем сайте мы рассмотрели что такое триггер Шмитта и как он работает с использованием операционных усилителей. Теперь в этом уроке мы рассмотрим принцип работы триггера Шмитта на основе транзисторов.
Наглядно материал статьи представлен в следующем видео, либо же вы можете прочитать полный текст статьи.
Триггер Шмитта — это тип логического входа, который обеспечивает гистерезис или два различных пороговых уровня напряжения для нарастающего и спадающего фронта. Это полезно, поскольку позволяет избежать ошибок, когда у нас есть зашумленные входные сигналы, из которых мы хотим получить прямоугольные сигналы. Схема транзисторного триггера Шмитта содержит два транзистора и пять резисторов. Для лучшего объяснения я присвою значения компонентам, а позже проведу демонстрацию и построю эту схему на макетной плате, чтобы увидеть, как она на самом деле работает.
Мы начнем вот так. Предположим, что на входе Vin 0 В. Это означает, что транзистор Т1 отключен и не проводит ток. С другой стороны, транзистор Т2 является проводящим, поскольку в узле B напряжение составляет около 1,98 В. Мы можем рассматривать эту часть схемы как делитель напряжения и вычислять напряжение в ней, используя следующие выражения:
Таким образом, поскольку транзистор Т2 является проводящим, выходное напряжение будет низким, а напряжение на эмиттере будет примерно на 0,7 В ниже, чем напряжение на базе транзистора, или это около 1,28 В.
Эмиттер транзистора Т1 соединен с эмиттером транзистора Т2, поэтому они находятся на одном уровне напряжения 1,28 В, что означает, что транзистор Т1 включится, когда напряжение Vin на его базе станет на 0,7 В выше этого значения 1,28 В или около 1,98 В.
Таким образом, когда мы увеличиваем входное напряжение Vin и пересекаем это значение 1,98 В, транзистор T1 начинает проводить ток. Это приведет к падению напряжения на базе транзистора Т2 и транзистору отключится. Поскольку транзистор Т2 больше не проводит ток, выходное напряжение станет высоким.
Далее напряжение Vin на базе транзистора Т1 начнет снижаться и он выключит транзистор когда напряжение базы станет на 0,7 В выше напряжения его эмиттера. Это произойдет, когда ток в эмиттере уменьшится до точки, в которой транзистор перейдет в режим прямой проводимости.
В этом режиме напряжение коллектора увеличится, что также увеличит напряжение на базе транзистора Т2. Это вызовет протекание небольшого тока через транзистор Т2, что еще больше снизит напряжение на эмиттерах и приведет к выключению транзистора Т1. В нашем случае входное напряжение Vin должно упасть примерно до 1,3 В, чтобы выключить транзистор Т1.
Вот и все. Теперь цикл повторяется снова и снова. Таким образом, мы получили два порога: верхний порог около 1,9 В и нижний порог около 1,3 В.
Демонстрацию работы этой схемы на макетной плате можно посмотреть на видео, приведенном в начале данной статьи.
