全定制施密特触发器汇总
施密特触发器
施密特触发器折叠编辑本段简介门电路有一个阈值电压，当输入电压从低电平上升到阈值电压或从高电平下降到阈值电压时电路的状态将发生变化。
施密特触发器是一种特殊的门电路，与普通的门电路不同，施密特触发器有两个阈值电压，分别称为正向阈值电压和负向阈值电压。
在输入信号从低电平上升到高电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为正向阈值电压，在输入信号从高电平下降到低电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为负向阈值电压。
正向阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压。
它是一种阈值开关电路，具有突变输入——输出特性的门电路。
这种电路被设计成阻止输入电压出现微小变化（低于某一阈值）而引起的输出电压的改变。
利用施密特触发器状态转换过程中的正反馈作用，可以把边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。
输入的信号只要幅度大于vt+，即可在施密特触发器的输出端得到同等频率的矩形脉冲信号。
当输入电压由低向高增加，到达V+时，输出电压发生突变，而输入电压Vi由高变低，到达V-，输出电压发生突变，因而出现输出电压变化滞后的现象，可以看出对于要求一定延迟启动的电路，它是特别适用的.从传感器得到的矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变。
当传输线上的电容较大时，波形的上升沿将明显变坏；当传输线较长，而且接受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；当其他脉冲信号通过导线间的分布电容或公共电源线叠加到矩形脉冲信号时，信号上将出现附加的噪声。
无论出现上述的那一种情况，都可以通过用施密特反相触发器整形而得到比较理想的矩形脉冲波形。
只要施密特触发器的vt+和vt-设置得合适，均能收到满意的整形效果。
折叠编辑本段发明施密特触发器是由美国科学家奥托·赫伯特·施密特（Otto Herbert Schmitt）于1934年发明，当时他只是一个研究生，后于1937年他在其博士论文中将这一发明描述为“热电子触发器”（thermionic trigger）。
施密特触发器电路及工作原理详解
施密特触发器电路及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)输入输出波形上临界电压V TH下临界电压V TL滞后宽度（电压）V H V TL<噪声<V TH输入端信号νI上升到比V TH大时，触发电路使νO 转态输入端信号νI 下降到比V TL小时，触发电路使νO转态上、下临界电压差V H=V TH -V TL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。
施密特触发器知识点总结
施密特触发器知识点总结
施密特触发器是一种常用的数字电路元件，用于存储和稳定输入信号的状态。
它是由两个互补滞后的非门（或称反相器）构成的。
在施密特触发器中，输入信号需要通过一个阈值电压来触发状态转换。
当输入信号超过高阈值时，输出信号将从低电平变为高电平；当输入信号低于低阈值时，输出信号将从高电平变为低电平。
这种特性使得施密特触发器能够消除输入信号的噪音和抖动，从而提供更稳定的输出信号。
施密特触发器有很多应用领域。
它常常用于数字电路中的时序信号处理和触发器设计。
例如，在计算机的内存中，施密特触发器可以用于存储和读取数据；在计时器和计数器中，施密特触发器可以用于控制信号的产生和分配；在数字通信中，施密特触发器可以用于信号调制和解调；在模拟电路的数字化转换中，施密特触发器可以用于处理连续信号的采样和保持等。
值得一提的是，施密特触发器也具有自激振荡的特性。
当输入信号持续在高和低阈值之间波动时，施密特触发器可以产生稳定的周期性输出信号，用于时钟信号的生成和调整。
总结来说，施密特触发器是一种重要的数字电路元件，具有稳定信号输出和抗干扰能力强的特点。
它在电子领域中有广泛的应用，是数字系统设计和信号处理中不可或缺的一部分。
数字电子技术 7-2施密特触发器
R1 D
当uI=0↑=UTH时，u'I<UTH，电路状态不变
当uI↑↑，u‘I= UTH，G1导，通且与G2正反馈 G1导通、G2截止 此时uO2=UTH。对应的输入电压是UT+，显然UT+>>UTH。
u'I
&
G1
uO1
1 uO2
uO
G2
uO
TTL与非门组成 的施密特触发器
如果忽略u'I= UTH时的G1输入电流，
第7章 脉冲波形的 产生与整形
《数字电子技术》
房国志
施密特触发器
什么是施密特触发器：是波形变换中经常使用的一种电路
用途： 是将边沿变化缓慢的波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲
分类：
门电路构成的施密特触发器 集成电路构成施密特触发器
几个重要特点
共有三类：
六反相器缓冲器 四2输入与非门 双4输入与非门
下限转 换电平
根据定义：
➢
回差电压为：
U T
UT
U T-
R1 R2
U TH
UD
提示：
图中不同 曲线表明
R2为固定 值(1K)时
改变 R2值
可改变回差 电压的大小
uO
1R200 1R500 R1 1k
O
uI
电路的电压传输特性曲线
集成施密特触发器的应用
用于波形变换
uI
利用施密特触发器过程的正反馈作用
O
uO
O
uO
UT+ UT-
t
t
集成施密特触发器的应用
用于脉冲幅度鉴别
将幅度大于UT+的脉冲选出
uI
UT+
ch082施密特触发器-17页精选文档
VTH
IvI/1V
R2
正向阈值电压 (VT+): I 值在增加
过程中，使输出电压产生跳变时
G1
R1 vI
1
G2 1
所对应I 的值。
0
vI1
I1R1R 2R2IR1R 1R2O vI1VTHR1R 2R2VT
VT+
(1
R1 R2
)VTH
01
vO vO1
(3) υI1 VTH电路,维持 υ O=VOH 不变
8.2.3 用555定时器构成的施密特触发器 1. 电路组成及工作原理
VCC
RD
5kΩ
vI 控制电v压IC(5)
阈值输入v(6I)1
＋ －C1
R
&
5kΩ
vI2
触发输入(2)
－ ＋C2
S
&
vO 5kΩ v I
O
VC C
VC C R D
8
4
v IC 5
7
v I1 6 v I2 2 5 5 5 3
VOL
0
vI
（b）下限阈值电压VT —
2/3VCC
vI下降过程中，vO由低电平VOL 1/3VCC
跳变到高电平VOH时，所对应的输
入电压值。VT—=1 /3VCC。 （3）回差电压ΔVT
vO 1
ΔVT= VT+－VT—=1 /3VCC
传输特性
ΔVT 1/3VCC 2/3VCC
VT — VT+ ΔVT
vI1R 1R 2R 2vIR 1R 1R 2vO
υo vO/V
当vI1=0，v O= 0V
VOH ≈VDD 10 8
B
施密特触发器
滞后特性
滞后电压传输特性，即输入电压的上升过程和下降过
程的阈值电平不同。这是施密特触发器固有的特性。
uo ui 0 UT－ UT+ (a) 传输特性 ui (b) 逻辑符号 uo
Hale Waihona Puke 9.3 施密特触发器uo ui 0 UT－ UT+ (a) 传输特性 ui (b) 逻辑符号
上限阈值电压
3、幅度鉴别
因为施密特触发器输出状态取决于输入信号的状态， 所以可以用它来作为幅度鉴别电路。
4、多谐振荡器 利用施密特触发器可以构成多谐振荡器。
本节小结
施密特触发器是一种能够把输入波形整形成为适 合于数字电路需要的矩形脉冲的电路。而且由于具有 滞回特性，所以抗干扰能力也很强。 施密特触发器可以由分立元件构成，也可以由门 电路及555定时器构成。 施密特触发器在脉冲的产生和整形电路中应用很广。
uo
下限阈值电压
回差电压（滞后电压）：ΔUT＝ UT＋－UT－
9.3.1 门电路组成的施密特触发器
施密特触发器是一种能够把输入波形整形成为适合于 数字电路需要的矩形脉冲的电路。
9.3.1 门电路组成的施密特触发器
设Vth=VDD/2，R1<R2
0
1
0
9.3.1 门电路组成的施密特触发器
设Vth=VDD/2，R1<R2
{End}
1A 1B 1Y 2Y 2B 2A VSS (b) 4093 的引脚排列图
9.3.2 集成施密特触发器
VCC 4A 4Y 5A 5Y 6A 6 Y 14 13 12 11 10 9 7414 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 8 VCC 3A 3B 3Y 4A 4 B 4Y 14 13 12 11 10 9 74132 4 5 6 7 8
施密特触发器
VOL
vI
输 VT+ VT− 入
0
VT−
VT+
vI
vO 输 vOH 出 v OL
0
t t
0
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施密特触发器
本内容结束页
1
vI
1
一、典型施密特触发器一 2、工作过程分析 R1 VT+= ( 1+ ) VTH R2 R VT-= ( 1− 1 ) VTH R2 3、施密特电路的传输特性
vO
vO vO
I
输 V TH 入
1.电路组成
0
t
vO vOH
输 出 v OL
0
t 本页完 继续
施密特触发器
2.工作过程分析 (1)开始时刻
二、典型施密特触发器二 1、电路组成 设输入为 电路特点：二极管和电阻R1 0V(“0”) 可使施密特触发器有一个回差 电压(或称滞后电压）VT。 2、工作过程分析 (1)开始刻vI=“0”(0V)
西藏· 阿里· 扎达土林
&
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前言
施密特触发器不同于前述的各类触发器，
它具有下述特点：
(1)施密特触发器属于电平触发，对于缓
慢变化的信号仍然适用，当输入信号达到某
一额定值时，输出电平会发生突变。
(2)对于正向和负向增长的输入信号，电
路有不同的阈值电平，即具有滞后电压传输 特性。
返回 前言
施密特电路的作用示例1 施密特电路的作用
一、典型施密特触发器一 2、工作过程分析 R 3、此时的v1I值称为VT-。 VT+= ( 1+ ) VTH R2 此时电路引发正反馈。 1、当vI下降时，只要 vA↑→vO1↓→vO↑ vA 未下降至 VTH ， 电 路 状态不变。 正反馈的结果很快令vO=1。
施密特触发器电路及工作原理详解
施密特触发器电路及⼯作原理详解施密特触发器电路及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施密特触发器的滞后特性上临界电压V TH下临界电压V TL 滞后宽度（电压）V HV TL<噪声<V TH输⼊端信号νI上升到⽐V TH⼤时，触发电路使νO 转态输⼊端信号νI 下降到⽐V TL⼩时，触发电路使νO转态上、下临界电压差V H =V TH -V TL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。
施密特触发器工作原理
VTH
VDD 2
R1< R2
I为三角波
v I1
R2 R1 R2
vI
R1 R1 R2
vO
当vI1=0，v O= 0V
υo vO/V
VOH ≈VDD 10
υI1
(1) I上升 只要 I1 <VTH，则保持 O =0V
8 B
6
4
(2)当υI 1 =VTH，电路发生正反馈 ：
vI↑ vI1↑ vO1↓
(3) υI1 VTH电路,维持 υ O=VOH 不变
(4)当υI下降, υI1也下降 ,只要υI1 > VTH， 则保持 υo =VOH
当 υI1 =VTH，电路产生如下正反馈 ：
R2
G1
G2
vI↓
vI1↓ vO1↑
vO↓ vI
R1
1
1
vO
vO= VOL
vI1
vO1
↓
I1
R2 R1 R2
I
R1 R1 R2
8.2 施密特触发器
8.2.1 用门电路组成的施密特触发器 8.2.2 集成施密特触发器 8.2.3 施密特触发器的应用
8.2 施密特触发器
1、施密特触发器电压传输特性及工作特点：
① 施密特触发器属于电平触发器件，当输入信号达到某一定电压 值时，输出电压会发生突变。
② 电路有两个阈值电压。 输入信号增加和减少时，电路的阈值电
vO↑ vO=VOH
2
0
2 4 6 8 10
VTH
vI/V
↓
R2
正向阈值电压 (VT+): I 值在增加
过程中，使输出电压产生跳变时
所对应I 的值。
施密特触发器
逻辑 符号
电压 传输特性
施密特触发器具有两个不同的阈值电压。正向阈值电压UT+ 和负向阈 值电压UT-的差值称为滞后电压或回差电压UH，即
《数字电子技术》
利用生物群落组 成和结构的变化 及生态系统功能 的变化为指标监 测环境污染。
生物化学 成份分析法
通过测定生物体内污 染物的含量，来估测 环境污染程度。
生物群落法
生理生化方法
以污染物引起 机体病理
状态和死亡为 指标监测环境 污染状况
毒理学和遗传 毒理学方法
利用染色体畸变和基因
突变为指标监测环境污染 物的致突变作用
为UT-， 则
此后只要uI＜UT-，就有uO = UOL。则
保持uO = UOL
单元1 施密特触发器
《数字电子技术》
1.2 用门电路组成的施密特触发器
CMOS反相器构成 的施密特触发器
电路的回差电压为
工作波形
结论：只要调整电阻R1、R2的比率，就可调整电路的回差电压，非常方 便。
单元1 施密特触发器
通过生物的 行为，生长、 发育以及生 理生化变化 为指标来监 测环境污染 状况。
单元1 施密特触发器
一、生物监测的主要方法
《数字电子技术》
1.生物群落法(生态学方法) 利用生物群落组成和结构的变化及生态 系统功能的变化为指标监测环境污染。解污染物对生物群落的影响
单元1 施密特触发器
《数字电子技术》
1.2 用门电路组成的施密特触发器
CMOS反相器构成 的施密特触发器
全定制施密特触发器设计方案
全定制施密特触发器设计方案1 电路设计1.1原理分析施密特触发器是一种特殊的门电路，与普通的门电路不同，施密特触发器有两个阈值电压，分别称为正向阈值电压和负向阈值电压。
在输入信号从低电平上升到高电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为正向阈值电压V T+，在输入信号从高电平下降到低电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为负向阈值电压V T-。
正向阈值。
电压与负向阈值电压之差称为回差电压VT1.2 施密特触发器电路将两级反相器串接起,同时通过分压电阻把输出端的电压反馈到输入端，就构成了图1-1(a)所示的施密特触发器电路。
其中G1、G2是CMOS电路，它们的阈值电压V TH=0.5V DD，且R1<R2。
图1.1(b)为其图形符号。
图1.1用CMOS反相器构成的施密特触发器普通门电路的电压传输特性曲线是单调的，施密特触发器的电压传输特性曲线则是滞回的。
如果以图1.1（a）中的v o作为输出端，则得到得电压传输特性将如图1.2（a）所示，这种形式的电压传输特性叫做同相输出。
如果以图1.1（a）中的v o`作为输出端，则得到得电压传输特性将如图1.2（b）所示，这种形式的电压传输特性叫做反相输出。
图1.2施密特触发器的电压传输特性由于图1.1电路的电路图中含有电阻，在电路功能实现以及版图绘制时有较多的限制，故在本次设计中并未采用这种结构。
图1.3就是这次设计所采用的电路。
图1.3 CMOS施密特触发器2 施密特原理图输入原理图的绘制要在Linux下的IC5141下完成。
本次设计中采用cadence的3.2版的180nmpdk（/opt/eda/cadence/lib下）工艺库。
使用Cadence，必须在计算机上作一些相应的设置，这些设置包括很多方面。
作为初学者，只需进行几项简单设置即可，在此不再赘述。
环境配置完成以后，在工作目录下键入icfb&IC，IC514界面即可启动。
2.1建立设计库在ic5141中，设计的管理以库的方式进行。
施密特触发器 (1)11页word文档
电压称为正向阈值电压（），在输入信号从高电平下降到低电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为负向阈值电压（）。
正向阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压（）。
普通门电路的电压传输特性曲门的输入电阻很高，所以的输入端可以近似的看成开路。
把叠加原理应用到和构成的串联电路上，我们可以推导出这个电路的正向阈值电压和负向阈值电压。
当时，。
当从逐渐上升到时，从上升到，电路的状态将发生变化。
我们考虑电路状态即将发生变化那一时刻的情况。
因为此时电路状态尚未发生变化，所以仍然为，于是，。
与此类似，当时，。
当从逐渐下降到时，从下降到，电路的状态将发生变化。
我们考虑电路状态即将发生变化那一时刻的情况。
因为此所以仍然为，，此公式中。
通过调节或，可以调节正向阈值电压和反向阈值电压。
不过，这个电路有一个约束条件，就是。
如果，那么，我们有及，这说明，即使上升到或下降到图6.2.8 用施密特触发器实现波形变换利用施密特触发器可以恢复波形[图6.2.9(a)(b)(c)]。
图6.2.9 用施密特触发器对脉冲整形利用施密特触发器可以进行脉冲鉴幅[图6.2.10]。
图6.2.10 用施密特触发器鉴别脉冲幅度利用施密特触发器组成多谐振荡器：我们尝试着分析下面给定的电路，设电容上的初始电压为0，则接通电源后Ui=0，Uo=1，于是高电平通过电阻向电容C充电，随着充电过程的进行，Ui逐渐升高，当Ui升至UT+时，电路翻转，输出Q=Uo=0，电容C 放电，当Uc降至UT-时，电路再次翻转，输出高电平，C又开始充电，这样，Ui在UT+和UT-之间往复变化，输出不断高低高低变换，形成振荡。
结果，这个电路在没有外界触发的情况下，仍能输出周期变化的矩形波，我们称能够自行产生矩形波输出的器件为多谐振荡器结果，这个电路在没有外界触发的情况下，仍能输出周期变化的矩形波，我们称能够自行产生矩形波输出的器件为多谐振荡器。
（三）施密特触发器电路用途施密特触发器(1)应用于波形的整形和变换：整形时，将不好的矩形波变为较好的矩形波；波形转换时，将三角波、正弦波和其他波形转换为矩形波。
施密特触发器
施密特触发器编辑词条施密特触发器也有两个稳定状态，但与一般触发器不同的是，施密特触发器采用电位触发方式，其状态由输入信号电位维持；对于负向递减和正向递增两种不同变化方向的输入信号，施密特触发器有不同的阀值电压简介折叠编辑本段门电路有一个阈值电压，当输入电压从低电平上升到阈值电压或从高电平下降到阈值电压时电路的状态将发生变化。
施密特触发器是一种特殊的门电路，与普通的门电路不同，施密特触发器有两个阈值电压，分别称为正向阈值电压和负向阈值电压。
在输入信号从低电平上升到高电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为正向阈值电压，在输入信号从高电平下降到低电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为负向阈值电压。
正向阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压。
它是一种阈值开关电路，具有突变输入——输出特性的门电路。
这种电路被设计成阻止输入电压出现微小变化（低于某一阈值）而引起的输出电压的改变。
利用施密特触发器状态转换过程中的正反馈作用，可以把边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。
输入的信号只要幅度大于vt+，即可在施密特触发器的输出端得到同等频率的矩形脉冲信号。
当输入电压由低向高增加，到达V+时，输出电压发生突变，而输入电压Vi由高变低，到达V-，输出电压发生突变，因而出现输出电压变化滞后的现象，可以看出对于要求一定延迟启动的电路，它是特别适用的.从传感器得到的矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变。
当传输线上的电容较大时，波形的上升沿将明显变坏；当传输线较长，而且接受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；当其他脉冲信号通过导线间的分布电容或公共电源线叠加到矩形脉冲信号时，信号上将出现附加的噪声。
无论出现上述的那一种情况，都可以通过用施密特反相触发器整形而得到比较理想的矩形脉冲波形。
只要施密特触发器的vt+和vt-设置得合适，均能收到满意的整形效果。
发明折叠编辑本段施密特触发器是由美国科学家奥托·赫伯特·施密特（Otto Herbert Schmitt）于1934年发明，当时他只是一个研究生，后于1937年他在其博士论文中将这一发明描述为“热电子触发器”（thermionic trigger）。
施密特触发器
施密特触发器施密特触发器不同于前述的各类触发器，它具有以下特点：1. 施密特触发器属于电平触发，对于缓慢变化的信号仍然适用，当输入信号达到某一定电压值时，输出电压会发生突变。
2. 输入信号增加和减少时，电路有不同的阈值电压，它具有如图10.9.1所示的传输特性。
10.9.1 CMOS门电路组成的施密特触发器由CMOS门组成的施密特触发器如图10.9.2所示。
电路中两个CMOS反相器串联，分压电阻R1、R2将输出端的电压反馈到输入端对电路产生影响。
（a）逻辑电路（b）逻辑符号图10.9.1 施密特电路的传输特性图10.9.2 CMOS反相器组成的施密特触发器假定电路中CMOS反相器的阈值电压V th≈V DD/2，R1< R2,且输入信号v I为三角波，下面分析电路的工作过程。
由电路不难看出，G1门的输入电平vⅠ1决定着电路的状态，根据叠加原理有：当vⅠ=0V时，G1门截止，G2门导通，输出端vO=0V。
此时vⅠ1≈0V。
输入从0V电压逐渐增加，只要vⅠ1< V th，则电路保持vO =0V不变。
当vⅠ上升使得vⅠ1=Vth时，使电路产生如下正反馈过程：这样，电路状态很快转换为vO ≈VDD，此时VⅠ的值即为施密特触发器在输入信号正向增加时的阈值电压，称为正向阈值电压，用V T+表示。
即由式得：所以当vⅠ1>V th时，电路状态维持v O=V DD不变。
vⅠ继续上升至最大值后开始下降，当vⅠ1=V th时，电路产生如下正反馈过程：这样电路又迅速转换为vO ≈0V的状态，此时的输入电平为vⅠ减小时的阈值电压，称为负向阈值电压，用V T+表示。
根据式此时有：将V DD=2V th代入可得只要满足vⅠ< V T-，施密特电路就稳定在v O≈0V的状态。
由式和式可求得回差电压为ΔV T=V T+-V T-上式表明，回差电压的大小可以改变R1、R2的比值来调节。
电路工作波形及传输特性如图10.9.3 所示。
2施密特
VTR
5KΩ >∞ +C + − 2 5KΩ T R 1
&
Q
1
Vo uo
0.01µF
输 入 施密特触发器（ ） 施密特触发器（3）
V 阀值输入 TH 触发输入VTR
Rd
工作原理
+ 5V
8 4
×
2 > VCC 3 2 > VCC 3
< 2 VCC 3 2 < VCC 3
×
1 > VCC 3 1 < VCC 3
ui
VT+ VT−
t
ui
uo
uo
缓慢变化的 正弦信号
矩形 脉冲
t
施密特触发器（ ） 施密特触发器（6）
应用----脉冲整形 应用 脉冲整形
ui
VT+ VT−
t
ui
uo
uo
不规则 信号
矩形 脉冲
t
施密特触发器(7) 施密特触发器
应用----幅度鉴别 应用 幅度鉴别
ui ui uo
VT+ VT−
t uo
施密特触发器（ ） 施密特触发器（1）
功能 ——广泛应用于波形变换电路 广泛应用于波形变换 广泛应用于波形变换电路 非矩形波/边沿变 非矩形波 边沿变 化不陡的矩形波 特点 输出具有两个稳态（ 输出具有两个稳态（“0”和 ” “1”） ” 输入与输出间具有滞回特性 滞回特性， 输入与输出间具有滞回特性，抗干扰能力强
波形“整形” 波形“整形”
边沿变化较陡 的矩形波
施密特触发器（ ） 施密特触发器（2）
555定时器构成的施密特触发器 定时器构成的施密特触发器 旁路高频干扰 + VCC 8 4
施密特触发器_快速学看电子电路图（双色版）_[共2页]
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152快速学看电子电路图（双色版）当输入信号频率高于上限时，单稳态触发器D 1的反相输出1Q = 0，关闭了与门D 3，输出u o =0。
当输入信号频率低于下限时，单稳态触发器D 2的输出Q 2=0，也使与门D 3关闭，输出u o =0。
只有输入信号频率在所限定的频率范围内时，1Q = 1并且Q 2=1，与门D 3才打开，允许输入信号通过。
由于单稳态触发器D 1和D 2的输出脉宽分别由外接定时元件R 1和C 1、R 2和C 2决定，所以可通过改变这些外接定时元件来选择通带频率的上、下限。
五、施密特触发器1．什么是施密特触发器施密特触发器是常用的整形电路，可将缓慢变化的电压信号转变为边沿陡峭的矩形脉冲。
图3-20（a ）所示为同相输出型施密特触发器，图3-20（b ）所示为反相输出型施密特触发器。
施密特触发器具有一个输入端A 和一个输出端Q （或Q ）。
图3-20 施密特触发器符号2．施密特触发器有什么特点施密特触发器的特点是具有滞后电压特性，即电路翻转的正向阈值电压U T+不等于负向阈值电压U T -，而是具有一定的差值，滞后电压∆U T =U T+－U T -。
图3-21所示为施密特触发器波形图。
3．施密特触发器有哪些作用施密特触发器常用于脉冲整形、电压幅度鉴别、模1数转换、多谐振荡器，以及接口电路等。
（1）整形。
图3-22所示为光控电路，光线的缓慢变化由光电三极管VT 接收转换为电信号，施密特触发器D 将缓慢变化的电信号整形成为边沿陡峭的脉冲信号输出。
无光照时光电三极管VT 截止，施密特触发器D 输出u o =0。
当有光照射到光电三极管VT 时，VT 导通使施密特触发器D 输入端为“0”，其输出端u o =1。
（2）振荡。
施密特触发器组成多谐振荡器时电路非常简单，仅需外接1个电阻和1个电容，如图3-23所示。
电阻R 跨接在施密特。
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成绩评定表I课程设计任务书I I摘要施密特触发器（Schmitt Trigger）是脉冲波形变换中经常使用的一种电路。
利用它所具有的电位触发特性，可以进行脉冲整形，把边沿不够规则的脉冲整形为边沿陡峭的矩形脉冲；通过它可以进行波形变换，把正弦波变换成矩形波；另一个重要用途就是进行信号幅度鉴别，只要信号幅度达到某一设定值，触发器就翻转。
本次课程设计是在cadence公司的全定制平台IC5141下，完成了施密特触发器的全定制电路设计。
根据施密特触发器在性能上的特点以及设计要求，采用180nmpdk工艺库并用CMOS工艺实现。
实现施密特触发器的关键是反馈电路的构建，最简单的方法是采用电阻反馈的方式。
首先，根据电路图进行原理图的绘制，然后进行电路测试。
在版图部分要对N管和P管进行例化。
最后，进行DRC和LVS验证。
IC5141工具主要包括集成平台design frame work II、原理图编辑工具virtuoso schematic editor、仿真工具spectre、版图编辑工具virtuoso layout editor、以及物理验证工具diva。
关键字：施密特触发器；全定制；物理验证；III目录1 电路设计 (1)1.1 原理分析 (1)1.2 施密特触发器电路 (1)2 施密特原理图输入 (3)2.1 建立设计库 (3)2.2 电路原理图输入 (4)3电路仿真与分析 (5)3.1 创建symbol (5)3.2 创建仿真电路图 (5)3.3 电路仿真与分析 (6)4 电路版图设计 (9)4.1 建立pCell库版图 (9)4.2 pCell库器件参数化 (11)4.3 器件板图绘制 (14)5物理验证 (17)5.1 设计规则检查DRC (17)5.2 LVS检查 (17)结论 (21)参考文献 (22)IV1 电路设计1.1原理分析施密特触发器是一种特殊的门电路，与普通的门电路不同，施密特触发器有两个阈值电压，分别称为正向阈值电压和负向阈值电压。
在输入信号从低电平上升到高电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为正向阈值电压V T+，在输入信号从高电平下降到低电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为负向阈值电压V T-。
正向阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压V。
T1.2 施密特触发器电路将两级反相器串接起,同时通过分压电阻把输出端的电压反馈到输入端，就构成了图1-1(a)所示的施密特触发器电路。
其中G1、G2是CMOS电路，它们的阈值电压V TH=0.5V DD，且R1<R2。
图1.1(b)为其图形符号。
图1.1用CMOS反相器构成的施密特触发器普通门电路的电压传输特性曲线是单调的，施密特触发器的电压传输特性曲线则是滞回的。
如果以图1.1（a）中的v o作为输出端，则得到得电压传输特性将如图1.2（a）所示，这种形式的电压传输特性叫做同相输出。
如果以图1.1（a）中的v o`作为输出端，则得到得电压传输特性将如图1.2（b）所示，这种形式的电压传输特性叫做反相输出。
1图1.2施密特触发器的电压传输特性由于图1.1电路的电路图中含有电阻，在电路功能实现以及版图绘制时有较多的限制，故在本次设计中并未采用这种结构。
图1.3就是这次设计所采用的电路。
图1.3 CMOS施密特触发器232 施密特原理图输入原理图的绘制要在Linux 下的IC5141下完成。
本次设计中采用cadence 的3.2版的180nmpdk （/opt/eda/cadence/lib 下）工艺库。
使用Cadence ，必须在计算机上作一些相应的设置，这些设置包括很多方面。
作为初学者，只需进行几项简单设置即可，在此不再赘述。
环境配置完成以后，在工作目录下键入icfb&IC ，IC514界面即可启动。
2.1 建立设计库在ic5141中，设计的管理以库的方式进行。
库管理器中包含有设计使用的工艺库和ic5141软件提供的一些元件库，如analogLib ，basic 等。
用户在工作过程中建立的库也放在库管理器中。
无论画电路图还是设计版图，都和建库有关，建电路图库的步骤如下。
1）CIW 界面点击File 菜单，出现下拉菜单，选命令→New→Library ，出现“New Library”对话框。
2）在对话框Library 的Name 项中输入新库名mylib 。
在Technology File 项中提示：“如果要在这个库中建立掩模版图或其他物理数据，需要技术文件”若只需要用电路图或HDL 数据，则不需要技术文件。
3）由于新建库后面还将用于版图绘制，因此选第二个选项，即“Attach to an existingtechfile ，单击“OK“按钮，选择工艺库gpdk180。
下面可以进行电路原理图绘制了。
具体可见图2.1所示。
图2.1 新建设计库2.2电路原理图输入设计库建立好后，就可以开始画电路原理图，具体过程如下：1）建立设计原理图：在CIW中选菜单项File→New→Cellview ,出现“Create→New File”对话框，新建inv单元，填写、选择相应的选项即可，点击OK按钮，进入原理图编辑器virtuoso schematic editor界面。
2）例化并添加器件：在原理图编辑器中选择菜单项Add→nstance，出现添加器件对话框，选择相应的器件，并根据设计要求填写相应参数。
并按着电路原理图的相应位置摆放器件。
3）器件互联：在电路图编辑窗口菜单中，选择“Add”->”Wire(narrow)”或点击工具栏中的放置细线或用快捷键w，便可以将已经放置好的元件连接起来。
4）添加输入输出端口：完成连线后直接添加pin完成原理图输入。
选择“Add”->“Pin”或点击工具栏中的放置端口或用快捷键P均可，弹出pin选项表，填好端口名，并使之与端口方向（分别为input和output）的选项一致，即可完成输入输出端口的添加。
5）检查与保存。
选择“Design”->“Check and Save”，如果电路图有绘制问题，会报告出错。
至此我们就完成了整体电路图绘制。
整体原理图如图2.2所示：图2.2 施密特触发器原理图453电路仿真与分析3.1 创建symbol完成原理图之后，为便于进行仿真，需要进行symbol 的创建。
（1）生成符号图：在原理图编辑窗口，点击菜单项Design→Create Cellview →From Cellview ，出现symbol 生成选项表(图3.1上部分)，点击OK 按钮出现图3.1下部分。
图3.1 symbol 生成选项表在的表项中只采用默认值，直接点击OK 按钮，即可看到symbol 编辑窗口。
3.2 创建仿真电路图完成电路原理图的输入之后，为了对设计进行仿真和性能分析，需要建立一个仿真平台，将电源、各种激励信号输入待测的电路inv ，然后采用仿真器进行分析。
1）建立设计原理图：在命令解释器窗口CIW 中选菜单项File→New→Cellview ,出现“Create New File”对话框，填写、选择相应的选项，点击OK按钮，进入原理图编辑器virtuoso schematic editor界面。
（同前述电路原理图输入时的操作一样）。
2）例化并添加器件：在原理图编辑器中选择菜单项Add→Instance（或者按快捷键i，或者点击编辑器左侧的工具栏Instance按钮均可）出现例化选项表。
分别添加vdd和gnd(注意这里采用的是analogLib库中的元件)。
添加负载电容，设置电源vdc和输入信号。
3）器件互联：连线这里不详述，操作同电路原理图输入。
最后得到的仿真电路图如图3.2所示一致。
图3.2 施密特触发器仿真电路图3.3电路仿真与分析对于ic5141模拟设计环境ADE来说，默认的仿真器是spectre，这里直接采用spectre 对设计进行仿真和分析。
（1）启动模拟设计环境ADE（Analog Design Environment）：在图3.2的窗口中选择菜单项Tools→Analog Environment，随即启动ADE。
窗口如图3.3所示。
所示我们的6电路仿真与分析就要在该平台下进行。
图3.3 ADE启动界面（2）添加模型与仿真文件：在图3.3的界面中，选择菜单项Setup→Model Libraries，进入ModelSetup Library窗口。
然后点击右下角的Browse…按钮，进入模型库的选择，如下图3.4所示。
点击OK按钮选中模型文件gpdk.scs，窗口回到Model Library Setup 界面。
在Section(opt)下的框中填入stat，点击Add按钮添加模型文件。
最后点击OK选中模型文件并退出。
选定模型后，还需要设置仿真文件。
选择菜单选项Setup→Simulation Files，弹窗口中填入仿真文件的路径，点击OK完成设置。
图3.4仿真分析模型选择（3）设置分析类型：根据不同的需要，可以对电路进行不同类型的分析。
在此选择瞬态（transient）分析。
在ADE界面中，选择菜单项Analyses→Choose，选择仿真参数和类型，分析时间相对于激励适当即可。
7（4）信号分析输出捕捉：这里选择需要查看的信号。
在ADE界面中，选择菜单项Output→To be plotted→Select On Schematic，此时invTest的原理图窗口变成活跃的，直接用鼠标点击需要查看的信号即可。
这里选择inv的输入和输出信号线，可以看见这两个信号线的颜色发生了变化，表示被选中。
（5）运行仿真与波形查看：选中信号后回到ADE窗口，此时的窗口内容如下图3.5所示。
图3.5 完成设置的ADE选择菜单项Simulation→Netlist and run（或相应工具栏按钮），运行仿真，直接点击OK关闭弹出的欢迎页（Welcome to spectre）。
随即出现仿真文字输出和波形输出。
波形如图3.6所示：图3.6施密特触发器输出波形84 电路版图设计本课程设计采用工具软件为cadence平台ic5.1.41，主要为Virtuoso，用于原理图、版图输入，DIV A用于提取、DRC、LVS。
这里首先建立一个基本器件版图库，再将器件加上参数，使之成为参数化单元库（Parameterized Cell）。
然后在参数化器件基础上，绘制设计的版图。
最后对设计版图进行版图提取、DRC/LVS验证。
4.1建立pCell库版图软件工具启动后，关闭“what’s new”窗口，新建参数化器件库pCell。
在CIW （Command Interpreter Window）界面选择菜单项File→New→Library…，弹出如下图4.1所示窗口。