13212038 何佳玮 数字电子技术研讨报告.docx

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1、数字电子技术研讨报告施密特触发器的电路结构与应用姓名:何佳玮学号：13212038班级：自动化1303任课老师：黄亮同组成员：杜思奇.杨晴时间：2015年12月3日一、基本介绍施密特触发电路（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

2、增两种不同变化方向的输入信号，施密特触发器有不同的阈值电压。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

3、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缓；当传输线较长，而且接受端的阻抗与传输线的阻抗不匹

4、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。一、电路结构及原理1、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

5、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VTH下临界电压VTL滞后宽度（电压）VHVTL<噪声

6、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VTH与VTL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VTH时，输出信号由正状态转变为负状态即：νI＞VTH→νo=-Vsat当输入信号下降到小于下临界电压VTL时，输出信号由负状态转变为正状即：νI＜VTL→νo=+Vsat输信号在正、负两状态之间转

7、变，输出波形为方波。3、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，VTH与VTL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VTL时，输出信号由正状态转变负状态：νo