Schmitt Trigger :circuits, fonctionnement et applications

Schmitt Trigger, connu initialement sous le nom de déclencheur thermionique, existe depuis des décennies. Jusqu'à présent, il a contribué à des avancées technologiques qui changent la vie, telles que le suivi de la commutation entre deux états de tension. Il s'agit d'un comparateur ou d'un amplificateur différentiel doté d'une hystérésis supplémentaire pour offrir une immunité au bruit. Mais même sans l'hystérésis, il ne peut agir que comme un comparateur qui produit des impulsions numériques propres.

Aujourd'hui, nous allons concevoir un circuit trigger de Schmitt puis expliquer son fonctionnement. De plus, nous mettrons en évidence plusieurs domaines dans lesquels vous pouvez appliquer le circuit de déclenchement de Schmitt.

1.Qu'est-ce qu'un déclencheur de Schmitt ?

En bref, c'est un comparateur régénératif. Il utilise une rétroaction positive pour implémenter une tension d'hystérésis ou changer l'entrée sinusoïdale en sortie d'onde carrée. Souvent, la tension de sortie du déclencheur de Schmitt agit comme tension de référence des formes d'onde d'entrée. Il fonctionne pour convertir le bruit de sa forme de signal d'entrée analogique en signal numérique.

Le déclencheur de Schmitt peut également être un circuit bistable. Le circuit bistable présente des variations de tension de sortie hautes et basses constantes une fois que l'entrée atteint le niveau de seuil souhaité.

2.Types de déclencheur de Schmitt

Sans aucun doute, il existe plusieurs circuits intégrés logiques avec des déclencheurs de Schmitt comme l'un des composants. Dans notre cas, cependant, nous baserons notre intérêt sur le déclencheur DIY Schmitt que nous aurons.

Les types incluent ;

• Un déclencheur de Schmitt basé sur un amplificateur opérationnel, et
• Un déclencheur de Schmitt à base de transistor.

De plus amples explications sur les types ci-dessus se trouvent sous le circuit de déclencheurs de Schmitt commun.

3.Comment fonctionne un déclencheur de Schmitt ?

Un déclencheur de Schmitt utilise un concept de rétroaction positive pour réaliser son fonctionnement. En d'autres termes, il prendra un échantillon de sortie puis le réinjectera dans la source d'entrée. De cette façon, la sortie aura un renforcement.

(explication des commentaires positifs).

Le renforcement aide à faire en sorte que la sortie du comparateur se stabilise à volonté. En outre, il garantit que l'état est constant au niveau stipulé.

4. Circuits de déclenchement de Schmitt communs

Déclencheur de Schmitt à l'aide de transistors

Nous utiliserons deux transistors (les composants essentiels) et d'autres composants externes de base pour ce circuit de déclenchement de Schmitt afin de configurer le schéma fonctionnel.

Fonctionnement du circuit

Tout d'abord, T1 ne conduira pas lorsque VIN (tension d'entrée) est à 0V. D'autre part, la Vref (référence de tension) a un 1,98 V, ce qui permettra à T2 de conduire.

Plus loin, lorsque nous passons au nœud B, nous pouvons traiter le circuit comme un diviseur de tension puis utiliser les formules ci-dessous pour calculer la tension avec les valeurs des composants ;

VIN =0V, Vréf =5V

Va =(Ra + Rb/Ra + Rb + R1) x Vref

Vb =(Rb/Rb + R1 + Ra) x Vref

Comme nous l'avons noté, la tension de conduction 1,98 de T2 est faible. De plus, la tension de base à la borne du transistor est de 1,28 V, ce qui est supérieur à la tension de la borne de l'émetteur du transistor à 0,7 V.

Ainsi, l'augmentation de la tension d'entrée du circuit peut traverser la valeur T1 et le rendre conducteur. Par la suite, cela conduira à la chute de la tension de base de T2. Une période de conduction plus courte du transistor T2 augmente alors la tension de sortie.

Trigger de Schmitt à transistors

Ensuite, la tension d'entrée du circuit à la tension de base T1 du terminal commencera à refuser. Dans le processus, la tension de la borne de base ira au-delà de 0,7 V de la borne d'émetteur du transistor, puis provoquera la désactivation du transistor.

L'ensemble de la procédure dépend du refus du courant de l'émetteur à un point où le transistor trouve un mode actif vers l'avant. Plus tard, la tension de base à la borne de T2 et la tension du collecteur augmenteront.

Cependant, il y aura parfois peu de courant traversant T2, et le courant est capable d'éteindre T1 et de faire chuter la tension de l'émetteur. Dans une telle circonstance, vous baisserez la tension d'entrée du circuit à environ 1,3 V pour désactiver T1.

Enfin, vous aurez deux tensions de seuil à 1.3V et 1.9V.

Circuits de déclenchement de Schmitt basés sur un amplificateur opérationnel

Les circuits de déclenchement Schmitt basés sur Op-Amp ont deux divisions principales; l'entrée non inverseuse et les déclencheurs de Schmitt inverseurs.

Inversion du circuit de déclenchement de Schmitt

Pour l'entrée de déclenchement de Schmitt inverseuse, vous appliquerez la borne inverseuse de l'amplificateur opérationnel (Op-Amp). De plus, la sortie générée à partir du mode inverseur est de polarité opposée et vous devrez l'appliquer à un terminal non inverseur pour obtenir une rétroaction positive.

Inverser le circuit trigger de Schmitt

Explication et formule du circuit déclencheur de Schmitt inverseur ci-dessus ;

VREF inférieur à VIN entraîne une sortie de comparateur -VSAT. Au contraire, si -VREF est légèrement supérieur à VIN (plus négatif), la sortie sera VSAT. Par conséquent, la Vo (tension de sortie du comparateur) sera soit -VSAT soit VSAT. Mais vous devrez contrôler les tensions d'entrée du circuit avec R2 ou R1 pour réguler les changements d'état du circuit.

Valeurs de -VREF et formulation VREF ;

1. V_REF =(V_O * R₂ ) / (R₁ + R₂ )

2. V_O =V_SAT , donc,

3. V_REF =(V_SAT * R₂ ) / (R₁ + R₂ )

4. -V_REF =(V_O * R₂ ) / (R₁ + R₂ )

5. V_O =-V_SAT donc,

6. -V_REF =(-V_SAT * R₂ ) / (R₁ + R₂ )

Parfois, vous trouverez VREF appelé tension de seuil supérieur (VUT), tandis que -VREF est la tension de seuil inférieur (VLT).

Circuit d'un déclencheur de Schmitt non inverseur

Dans le deuxième mode du circuit de déclenchement Schmitt basé sur Op-Amp, vous appliquez la tension d'entrée du circuit dans la borne d'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel. Ensuite, la résistance d'émetteur R1 permettra à la tension de sortie de revenir au circuit terminal non inverseur.

Circuit triggers de Schmitt non inverseur

Disons que la tension de sortie était à VSAT au début. La tension de sortie sera au même niveau de saturation tant que VLT est supérieur à VIN. Si, plus tard, la tension d'entrée du circuit dépasse le niveau de tension de seuil inférieur, l'état de la sortie passera à -VSAT. Vous pouvez également faire varier la tension de polarisation en série pour obtenir les valeurs de tension de référence souhaitées.

Enfin, la sortie sera constante à l'état -VSAT jusqu'à ce que la tension d'entrée du circuit dépasse la tension de seuil supérieure.

5.Applications des déclencheurs de Schmitt

Vous retrouverez le circuit triggers de Schmitt dans plusieurs applications telles que;

• Tout d'abord, dans le circuit anti-rebond du commutateur.
• Ensuite, vous pouvez utiliser des déclencheurs de Schmitt pour implémenter un oscillateur à relaxation, en particulier dans les conceptions avec une réponse -ve en boucle fermée.
• Vous pouvez également les utiliser dans des générateurs de fonctions et des alimentations.
• De plus, le circuit de déclenchement change l'onde sinusoïdale en onde carrée.
• Enfin, vous pouvez les incorporer dans des circuits numériques en tant que conditionnement de signal pour aider à supprimer les circuits de signal.

Résumer

Pour résumer, l'article d'aujourd'hui donne un aperçu détaillé des déclencheurs de Schmitt, de son fonctionnement, de la structure de base du circuit, ainsi que de certaines de ses applications.

Même avec la grande efficacité du déclencheur, il est préférable d'avoir des mesures préventives telles que. Conduire un ampli-op dans des rails. Il y aura plus de consommation d'énergie, et donc, vous aurez besoin d'une source de haute puissance. Malgré la limitation, vous vous débarrasserez des signaux bruyants et d'un nombre réduit de transitions de sorties multiples.

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