施密特触发电路详细原理介绍

施密特触发电路

施密特电路的结构和工作原理
由门电路组成的施密特触发电路
施密特触发电路的应用
- 波形变化
- 脉冲整形
- 脉冲鉴幅

我们想获得矩形脉冲，有种方法是可以采用整形的方法获得矩形脉冲，但前提是可以找到频率和幅度都符合要求的电压信号。
我们设定矩形脉冲的几个指标。

施密特电路是脉冲波形变换中一种常采用的电路，主要有以下两个特点：
1.输入电平从低电平上升过程中电路状态转换为对应的输入电平，与高电平下降过程中对应的输入转换电平不同。
2.通过电路内部的正反馈使输出电压波形的边沿变得很陡。

施密特电路的结构和工作原理

我们先从模电的角度来分析此电路的工作原理。

此电路是通过公共发射极电阻耦合的两级正反馈放大器。
v1输入为低电平时：T1截止，T2饱和导通。
v1逐渐升高：T1饱和导通,T2截止。

v1逐渐降低：T1截止，T2饱和导通。

设定R1>R2，则T1饱和导通时的vE值 < T2饱和导通时的vE值。
则T1由导通到截止时的v1 < T1由截止变为饱和导通时的v1 .
由此可以得到电压传输特性：

可以看到图中有正向阈值电压与负向阈值电压。
集成电路可用ttl电路集成施密特触发电路。

由门电路组成的施密特触发电路

可以利用反相器和电阻接成施密特触发电路。

反相器采用的是CMOS电路，回顾CMOS电压传输特性：

设阈值电压为Vth=1/2VDD，R1<R2。
注意对应门电路组成的施密特触发电路只有在反相器输入电压处于阈值电压时，输出才会发生变化，即才会引起正反馈过程。
1.v1=0:反相器为CMOS工艺，不会有电流通过，上面的反馈电路就算有电流也只是在0的电压附近分压，所以整体仍为0

2.
在电压传输特性转折区，vA的增大将会推动vo的增大，且为正反馈过程，则推动速度加快，一直将vo增大到vo=VOH=VDD;
vA一直增大到VTH时，VT+代表此时正向输入遇到的阈值电压，即vI值，但此时vo为0，vo的反应时间是需要稍微延后一点的。

3.若反过来，v1从高电平逐渐下降到vA=VTH。我们需要看的是当vo=0时它对应的负向门槛电压VT-是不是我们之前求的正向门槛电压VT+的值。

最后我们可以得到这个电路的回差电压：

上面两幅图分别对应vo与反相输出的vo’，可以发现通过改变R1,R2的电阻值可以改变回差电压的大小

施密特触发电路的应用

波形变化

可将边沿变化缓慢的周期性信号变成边沿很陡的矩形脉冲信号。

脉冲整形

当传输线上电容较大时，波形的上升沿和下降沿将明显变坏，如图（ a ）所示。当传输线较长，而且接收端的阻抗与传输线的阻抗不匹配时，在波形的上升沿和下降沿将产生振荡现象，如图（ b ）所示。

脉冲鉴幅

若将一系列幅度各异的脉冲信号加到施密特触发电路的输人端，只有那些
幅度大于VT+的脉冲才会在输出端产生输出信号。因此，施密特触发电路能将幅度大于VT+的脉冲选出，具有脉冲鉴幅的能力。