施密特触发器和比较器的区别.docx

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施密特触发器和比较器的区别

施密特触发器和比较器的区别

LT

施密特触发器

一般比较器只有一个作比较的临界电压，若输入端有噪声来回多次穿越临界电压时，输出端即受到干扰，其正负状态产生不正常转换，如图1所示。

      图1 （a）反相比较器  （b）输入输出波形

施密特触发器如图2所示，其输出电压经由R1、R2分压后送回到运算放大器的非反相输入端形成正反馈。

因为正反馈会产生滞后（Hysteresis）现象，所以只要噪声的大小在两个临界电压（上临界电压及下临界电压）形成的滞后电压范围内，即可避免噪声误触发电路，如表1所示

   图2 （a）反相斯密特触发器    （b）输入输出波形

表1施密特触发器的滞后特性

上临界电压VTH

下临界电压VTL

滞后宽度（电压）VH

VTL<噪声

输入端信号νI上升到比VTH大时，触发电路使νO转态

输入端信号νI下降到比VTL小时，触发电路使νO转态

上、下临界电压差VH=VTH-VTL

噪声在容许的滞后宽度范围内，νO维持稳定状态

反相施密特触发器

电路如图2所示，运算放大器的输出电压在正、负饱和之间转换:

νO=±Vsat。

输出电压经由R1、R2分压后反馈到非反相输入端：

ν+=βνO，

其中反馈因数=

当νO为正饱和状态（+Vsat ）时，由正反馈得上临界电压

当νO为负饱和状态（-Vsat ）时，由正反馈得下临界电压

VTH与VTL之间的电压差为滞后电压：

2R1

       图3  （a）输入、输出波形 （b）转换特性曲线

输入、输出波形及转换特性曲线如图3（b）所示。

当输入信号上升到大于上临界电压VTH时，输出信号由正状态转变为

负状态即：

νI＞VTH→νo=-Vsat 

当输入信号下降到小于下临界电压VTL时，输出信号由负状态转变为

正状态即：

νI＜VTL→νo=+Vsat 

输出信号在正、负两状态之间转变，输出波形为方波。

非反相施密特电路

                                  图4非反相史密特触发器

非反相施密特电路的输入信号与反馈信号均接至非反相输入端，如图4所示。

由重迭定理可得非反相端电压

反相输入端接地：

ν-=0，当ν+=ν-=0时的输入电压即为临界电压。

将ν+=0代入上式得

整理后得临界电压

当νo为负饱和状态时，可得上临界电压

当νo为正饱和状态时，可得下临界电压，

VTH与VTL之间的电压差为滞后电压：

      图5（a）计算机仿真图   （b）转换特性曲线

输入、输出波形与转换特性曲线如图5所示。

当输入信号下降到小于下临界电压VTL时，输出信号由正状态转变为

负状态：

νo

当输入信号上升到大于上临界电压VTH时，输出信号由负状态转变为

正状态：

νo＞VTL→νo= +Vsat 

输出信号在正、负两状态之间转变，输出波形为方波。

史密特触发器电路原理实验：

如图6，当Vi大于VR时运算放大器的输出会得到一个正向电压输出；若VR大于

Vi时则会得到一个负电压。

电压的大小则由两个齐紊二极管来限压。

理想的运

算放大器其输出上升时间为0，而在实际的电路上是上可能得到这么理想的曲

线，一般从负压上升到正压需要一小段的上升时间。

换言之，运算放大器并上能

立刻反应Vi及VR所形成的电压差。

如果参考电压VR固定，那么当Vi慢慢增加时，仅在Vi-VR≧V1时。

运算

放大器的输出达到Vmax；而当Vi渐渐减小时却必须于Vi-VR≦V1伏特时，输

出才为Vmin。

也即，欲达Vmax及Vmin输出电压的条件上一样，两者Vi-VR

值相差V1，这种情形称为迟滞（hysteresis）现象。

史密特触发器便是利用这种现象

而做成的电路。

反相的史密特触发器，输出电压经由分压电路回授至运算放大器，参考电压

则加在R1及R2的末端。

回授β值为R2/（R1+R2），此电路为正回授，如果输出

增加了V，则有回授βV到运算放大器。

当Vi

V+=VR+（R2/R1+R2）（Vmax-VR）

当Vi=V+时，输出转为Vmin。

当Vi>V+

V+=VR-（R2/R1+R2）（Vmin+VR）

若此时V+渐渐小至V2，则输出又转为Vmax。

由于迟滞现象，使得触发输出电压转相的电压有所上同，输入电压增加产生输出转相时所的电压，要比输入压降低时所产生的输出转相所需电压来得大（V1>V2）。

     图6