正反相施密特触发器电路的工作原理详解

正反相施密特触发器电路的工作原理详解

什么叫触发器

施密特触发电路（简称）是一种波形整形电路，当任何波形的信号进入电路时，输出在正、负饱和之间跳动，产生方波或脉波输出。不同于比较器，施密特触发电路有两个临界电压且形成一个滞后区，可以防止在滞后范围内之噪声干扰电路的正常工作。如遥控接收线路，传感器输入电路都会用到它整形。

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

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

V TH与V TL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V TH时，输出信号由正状态转变为

负状态即：νI ＞V TH→νo = - Vsat

当输入信号下降到小于下临界电压V TL时，输出信号由负状态转变为

正状态即：νI ＜V TL→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，

V TH与V TL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V TL时，输出信号由正状态转变为

负状态：νo< V TL→νo = - Vsat

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＞ V TL→νo = + Vsat

输出信号在正、负两状态之间转变，输出波形为方波。