施密特觸發器
與單穩態觸發器相比,施密特觸發器的最大特點是不僅具有兩個穩定狀態A 和B,而且使其從穩定狀態A轉換到穩定狀態B和使其從穩定狀態B轉換到穩定狀態A時需要的觸發電平不一樣。
施密物觸發器可由分立元件構成,也可用門電路、運算放大器或電壓比較器構成。目前,不同性能的專用集成施密特觸發器也很多。
在基本RS觸發器的基礎上,增加一個非門G和一個二極體VD組成的施密特觸發器。
工作特點
為了便於說明問題和突出施密特觸發器的工作特點,假設其輸入信號u為三 角波,而且設定等於和大於1.4 V以上為高電平“1”,小於1.4 V為低電平“0”,二 極管VD的導通電壓為0.7 V。 另外,和仍分別為基本 RS觸發器的置“0”端和置“1”端。
在0~t期間,輸入電壓u由0V慢慢上升至0.7V,由於u低於1.4 V,故電 路的輸入電平為“0”,非門G輸出“1”。在u由0V上升到0.7 V時,RS觸發器 的S端由電壓始終低於1.4 V(端電壓比u電壓高0.7V),即=0,基本RS觸 發器被置“1”,輸出端u為高電平。
在t~t期間,輸入電壓u由0.7 V慢慢上升但尚未達到1.4 V時,由於u低於1.4 V,故非門G的輸入電平為“0”,其輸出為“1”,即=1。 此期間,二極體 本身的壓降為0.7 V,所以RS觸發器的端電壓始終高於1.4 V,即=1。 基本 RS觸發器狀態保持為“1”,輸出端u仍為高電平。在t時刻u達到1.4 V,非門 G輸出為“0”(即為0),基本觸發器置“0”,u變為低電平“0”。
在t~t期間,從t開始,輸入電壓u將高於1.4 V,非門G的輸入電平始終 為“1”,其輸出為“0”,即=0。 在此期間,RS觸發器的端電壓始終高於2.1 V, 即=1,因為=0,=1,基本RS觸發器狀態為“0”,輸出端u仍為低電平。在t~t期間,輸入電壓u低於1.4 V但高於0.7 V,非門G的輸入電平為“0”,其 輸出為“1”,即=1。 在此期間,RS觸發器的端電壓低於2.1 V但高於1.4 V,即= 1。因為=1,=1,基本RS觸發器狀態保持為“0”,輸出端u仍為低電平。
t時刻後,從t開始輸入電壓u低於0.7 V,非門G的輸入電平始終為“0”, 其輸出保持為“1”,即=1;與此同時,RS觸發器的端電壓開始低於1.4 V,即=0。 因為=1,=0,基本RS觸發器狀態在t被置“1”,輸出端u變為高電平。
回差現象
利用電路的翻轉性,可以將邊沿變化緩慢的信號,整形成邊沿很陡的矩形波。
如果電路中不存在回差現象,則輸出波形就會出現頂部受干擾而輸出開口的波形。
可以看出,輸入信號兩次觸發電壓是存在差距的,這種情況稱為回差現象,這兩個電壓的差值稱為回差電壓 △U。
由上可見,施密特觸發器將輸入的三角波轉變為矩形波。不難推知,如果施密 特觸發器輸入信號為一個正弦電壓,其輸出將是一個矩形波,這就是它的波形變換作用;如果其輸入信號是不規則的矩形波,則其輸出將是比較規則矩形波,這就是施密特觸發器的脈衝整形作用。
脈衝整形
顯然,利用施密特觸發器的這些特性,還可以 將升降變化緩慢的波形轉化成上升沿、下降沿都很 陡峭的矩形波。另外,利用施密特觸發器具有上門 限電壓U的特性,可以使低於U的無用電壓對 電路不起作用,從而起到抗干擾的作用。由於施密 特觸發器的這些特點,在數字電路中尤其在脈衝產生和整形電路中得到了廣泛套用。
實際使用中的集成施密特觸發器由多個門電 路組成,例如,74LS13(74HC13)、74LS14 (74HC14)、74LS18(74HC18)、74LS24、CD4093、CD40106等。
以四輸入雙與非施 密特觸發器74LS13為例。
該積體電路的邏輯功能是:只有當A、B、C、D四個輸入端電平都大於上門限電壓U時,Y 才輸出低電平,屬“與非”邏輯關係;若其中一個輸入端電平降到下門限電壓U,Y 便輸出高電平。