東模擬開關型史密特觸發(fā)器
引言
史密特觸發(fā)器通常由比較器加正反饋電阻構成,或是制作成專門的集成電路,主要用于信號波形的整形和電壓電平的監(jiān)視,是應用極為廣泛的基本電路。模擬開關也是數(shù)字電路的重要組成部分,它主要用作電子開關,但采用不同的接線方式,劃是和其它器件作不同組合,都可以實現(xiàn)不同的功能。下面就介紹用它實現(xiàn)史密特觸發(fā)器功能的電路。
基本的模擬開關型史密特觸發(fā)器
基本的模擬開關型史密特觸發(fā)器如圖1所示,它主要由模擬開關G1和電阻器R1、R2等組成。模擬開關G1是一個單刀雙置開關,其0輸入端接地,1輸入端接電源電壓E,輸出端Q經(jīng)電阻器R2反饋到控制端C,輸入信號U2經(jīng)電阻器R1也輸入到控制端C。
通常G1門的導通電阻及Ron為數(shù)歐姆～數(shù)百歐姆,控制轉換閾值電壓UT為數(shù)伏,這兩個參數(shù)取決于所選用的產(chǎn)品型號和工作電源電壓E。為使電路工作正常,要選擇R1+R2>>Ron,而且要[R1/(R1+R2)]E<UT。
當輸入信號UI=0或上升到閾值電壓UIH之前,控制電壓UC<UT,G1門輸出端Q接通0輸入端,使UQ=0。當UI上升到UIH時,
公式
UC=[R1/(R1+R2)]UIH=UTLL (1)
G1門發(fā)生開關轉換,輸出端Q接通1輸入端,使UQ=E,由于正反饋作用,Uc跳變到Uc=[R1/(R1+R2)]×UIH+[R1/(R1+R2)]E。UI繼續(xù)上升,雖然UC也繼續(xù)上升,但UQ=E不變。當UI轉為上降,直到下降到UIL之前,UQ=E都基本不變。一旦UI=UIL,此時
公式
Uc=[R2/(R1+R2)UIL+[R1/(R1+R2)]E=UTLL (2)
G1門又發(fā)生相反的開關轉換,輸出端Q再接通0輸出端,使UQ=0,UC又跳變到[R1/(R1+R2)UIL]。UI繼續(xù)下降,UQ=0基本不變。
由（1）和（2）式可以得到輸入信號UI使電路上下轉換的閾值電壓,
公式
UIH=(1+R1/R2)UTLL (3)
公式
UIL=(1+R1/R2)UT-(R1/R2)ELL (4)
帶偏置控制電路的模擬開關型史密特觸發(fā)器
從（3）和（4）式不難看出,由于G1門控制電壓閾值UT的存在,圖1電路只適用于輸入信號U1較大的場合。針對這種情況,圖2示出了改進電路。電源電壓E通過電阻器R3也加在控制端C,給模擬開關G1提供了偏置控制電壓。為使電路工作正常,仍需R1>>Ron,R2>>Ron,R3>>Ron,并且
[（R1R2+R1R3）/（R1R2+R1R3+R2R3）]E<UT。此時輸入信號UI使電路發(fā)生轉換的閾值電壓為：
公式
UIH=(1+R1/R2)UT-R1/R3(E-UT)LL (5)
公式
UIL=(1+R1/R2)UT-R1/R2(E-UT)-R1/R2ELL (6)
從（5）和（6）式中可以看出,改變R3的阻值,就會改變圖2電路輸入信號UI的閾值UIH和UIL。
閾值電壓可單獨調整的模擬開關型史密特觸發(fā)器
從（3）、（4）、（5）、（6）式中可以看出,圖1和圖2電路中調整哪一只電阻器都會同時影響到輸入信號閾值UIN和UIL,有時這給應用帶來不便。圖3示出了閾值UIH和UIL可以單獨調整的模擬開關型史密特觸發(fā)器電路。相對于圖2電路,圖3電路增加了一個單刀雙置模擬開關G2.G2的控制端接到G1的輸出端,輸出端Q2接到G1的控制端,0和1輸入端分別經(jīng)電阻器R2和R3接電源電壓E。為了使電路工作正常,要選擇R1+R2>>Ron,R1+R3>>Ron,R3>R2,R1/(R1+R2)E<UT。
