正反相施密特触发器电路的工作原理详解
施密特反相器工作原理 -回复
施密特反相器工作原理-回复施密特反相器（Schmitt trigger）是一种常用的电子电路，主要用于信号的处理与鉴别。
它的工作原理是通过正反馈来实现滞回特性，通过调整阈值电平来实现输入信号的判断和输出信号的反转。
本文将详细介绍施密特反相器的工作原理，从基本概念开始，逐步解释其内部电路和运行机制。
一、基本概念介绍施密特反相器是一种门电路，可以将输入信号转换为其反相信号作为输出。
它的主要特点是具有滞回特性，即当输入信号超过一定阈值电平时，输出信号将反转，而当输入信号回到另一个较低的阈值电平时，输出信号再次反转回来。
二、内部电路结构施密特反相器的内部电路结构通常由两个BJT（双极型晶体管）三极管和两个电阻组成。
其中，输入信号通过一个电阻接入到两个三极管的基极，而两个三极管的集电极则分别连接一个电阻，两个电阻的交点又通过一个电容连接到地。
输出信号则由两个三极管的发射极连接到输出端。
这样构成的施密特反相器形成了一个反馈环路。
三、工作原理分析施密特反相器的工作原理基于正反馈和滞回运作。
正反馈是指输出信号反馈回输入端，将原始信号与自身进行比较，从而产生非线性响应。
而滞回特性则是指输出信号对输入信号的响应具有一定的延迟和差异，形成了两个不同的阈值电平。
在施密特反相器中，当输入信号超过高阈值电平时，根据正反馈的作用，由于输出信号与输入信号相反，因此电路的反馈使得输入信号逐渐减小。
当输入信号下降到低阈值电平时，输出信号发生反转，并保持在低电平状态，直到输入信号上升到高阈值电平。
所以施密特反相器可以实现对输入信号的准确鉴别。
具体来说，当输入信号超过高阈值电平时，两个三极管都工作在饱和区，形成了低电平输出。
而当输入信号下降到低阈值电平时，第一个三极管（Q1）进入截止区，而第二个三极管（Q2）进入放大区，输出信号变为高电平。
当输入信号再次上升到高阈值电平时，两个三极管都重新进入放大区，输出信号再次变为低电平。
四、输入/输出特性施密特反相器的输入/输出特性可通过阈值电平和滞回幅度来描述。
施密特反相器原理(一)
施密特反相器原理(一)
施密特反相器原理
什么是施密特反相器
•施密特反相器是一种电子电路，可以将输入信号进行反相放大的同时，实现信号的滞后和正弦形状的输出。
施密特反相器的工作原理
1.输入阻抗
–施密特反相器的输入阻抗较高，接近无穷大，因此输入信号源的输出电流几乎不通过电路，保持了输入信号源的电
流稳定性。
2.正向增益
–当输入信号的幅度超过正向阈值电压时，由于电压比较器的放大特性，输出电压由0V跳变到Vsat+，这实现了输入
信号的正相放大。
3.反向增益
–当输入信号的幅度低于反向阈值电压时，输出电压由Vsat+跳变到0V，这实现了输入信号的反相放大。
4.滞后性
–施密特反相器具有滞后性，即当输入信号的幅度超过正向阈值电压时，输出信号不会立即跳变，而是经过一定的时
间延迟后才跳变，这是因为电路中的电容和电阻导致的。
施密特反相器的优点
•可以实现输入信号的反相放大和滞后效果，可以应用于各种电子装置和系统中。
施密特反相器的应用
•脉冲发生器
•信号记录器
•电压比较器
总结
施密特反相器是一种常用的电子电路，通过正向增益和反向增益
实现输入信号的反相放大，同时具有滞后性。
它的工作原理简单明了，可以广泛应用于多个领域中。
施密特触发器原理及应用
Hale Waihona Puke 图6.2.1 用CMOS反相器构成的施密特触发器
（a）电路（b）图形符号
图6.2.2 图6.2.1电路的电压传输特性
（a）同相输出（b）反相输出
用普通的门电路可以构成施密特触发器[图6.2.1]。因为CMOS门的输入电阻很高，所以G1的输入端可以近似的看成开路。把叠加原理应用到R1和R2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VI=0时，VO=0。当VI从0
逐渐上升到
施密特触发器工作原理及应用
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我们知道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（）。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[图6.2.2(a)(b)]。
施密特触发电路特点、施密特触发电路工作原理
施密特触发电路是一种具有迟滞功能的比较器电路，其主要特点和工作原理如下：
特点：
1. 滞后现象（Hysteresis）：施密特触发器有两个不同的阈值电压，即上限阈值电压（VIH或VTH+）和下限阈值电压（VIL 或VTH-）。
当输入信号从低电平上升时，一旦超过上阈值电压，输出状态就会改变；而当输出已经处于高电平后，只有当输入信号下降到低于下阈值电压时，输出才会再次翻转。
两个阈值之间的差值称为滞后电压或回差电压。
2. 噪声抑制能力：由于存在滞后特性，施密特触发器对输入信号中的噪声有很好的抑制作用。
只有噪声足够大以使输入信号跨越阈值范围时，输出才会发生变化，这样可以避免小幅度的噪声引起输出的不必要切换。
3. 波形整形：对于非理想的方波、正弦波或其他不规则波形的输入信号，施密特触发器能够将其转换为边沿陡峭、干净的数字信号，常用于波形整形应用中。
工作原理：
在施密特触发电路内部，正反馈机制被用来实现上述的滞后
行为。
电路通常包含一个比较器和一些额外的电阻和电容元件来提供正反馈。
当输入电压VIN逐渐增大：
- 当VIN小于下限阈值电压VIL时，输出保持在某一稳定状态（比如低电平）。
- 随着VIN继续增加并达到上限阈值电压VIH时，输出立即跳变到另一稳定状态（比如高电平）。
- 输出跳变的同时，正反馈通过电路设计使得即使输入电压略有下降，只要不降到下限阈值以下，输出仍会保持不变。
当需要将输出由高电平变为低电平时，VIN必须降低至低于下限阈值VIL，此时输出才会发生反向跳变。
因此，施密特触发电路以其独特的双阈值工作方式，在电子系统中广泛应用在信号检测、逻辑门电路、波形变换等领域。
施密特触发电路原理
施密特触发电路是一种基于正反馈的触发器电路，常用于数字电路中的信号处理和触发功能。
它由两个比较器组成，具有两个阈值电压。
当输入信号超过高阈值时，输出从低电平切换到高电平；当输入信号低于低阈值时，输出从高电平切换到低电平。
施密特触发电路的原理如下：
1. 初始状态下，输入信号为低电平，输出为高电平。
2. 当输入信号上升到高于高阈值电压时，比较器的输出切换到低电平，反馈给另一个比较器作为输入。
3. 当输入信号下降到低于低阈值电压时，另一个比较器的输出切换到高电平，反馈给第一个比较器作为输入。
4. 通过正反馈的作用，施密特触发电路可以保持输出状态的稳定，直到输入信号再次超过高阈值或低于低阈值。
施密特触发电路具有滞回特性，即输出状态在输入信号上升和下降时具有不同的阈值。
这种特性使得施密特触发电路可以抵抗输入信号的噪声和干扰，提高了电路的稳定性和可靠性。
它常用于信号整形、频率分割和触发器等应用中。
施密特触发器的结构
施密特触发器的结构
施密特触发器是一种常用的电子元器件，常用于数字信号处理和时序控制等方面。
下面我们来详细了解一下施密特触发器的结构。
1. 基本结构
施密特触发器由两个晶体管和一组正反馈电路构成。
其中，一个晶体管作为开关，另一个晶体管作为负载。
正反馈电路能够提供高速放大和单稳态功能，从而实现触发器的逻辑功能。
2. 工作原理
施密特触发器的工作原理是基于正反馈原理而实现的。
当电压输入到正反馈电路中时，如果电压超出了一定的阈值范围，就会激活施密特触发器的输出。
当输出变化后，负反馈电路可以自动复位，使输出保持与输入不同的状态。
3. 特点
施密特触发器具有以下特点：
（1）极高的灵敏度和稳定性。
（2）具有单稳态功能，可以实现多种逻辑电路的控制。
（3）速度快，可以应用于高速数字电路。
（4）具有良好的耐噪声特性，可以避免噪声电平的干扰。
（5）具有较强的抗干扰能力，可以应用于复杂的数字电路系统中。
4. 应用领域
施密特触发器被广泛应用于数字电路系统中，例如计算机内存芯片、
数字信号处理、时序控制等方面。
此外，施密特触发器还可以应用于
变频器、开关电源、汽车灯光控制等领域，具有非常广泛的应用前景。
总之，施密特触发器是一种非常重要的电子元器件，其结构、工作原理、特点和应用领域都需要我们深入了解和掌握。
施密特触发器电路工作原理
施密特触发器电路工作原理施密特触发器电路是一种常用的数字电路元件，主要用于产生稳定的输出信号。
它是由两个晶体管和几个电阻、电容组成的。
施密特触发器电路的工作原理是基于正反馈的特性，通过对输入信号的比较和反馈控制，实现了信号的稳定输出。
施密特触发器电路的基本结构包括两个晶体管、两个电阻和一个电容。
其中，一个晶体管被称为比较晶体管，另一个被称为反馈晶体管。
电阻和电容的作用是控制电路的时间常数，以实现滞后反馈和稳定输出。
当输入信号施加到比较晶体管的基极时，它将根据输入信号的大小决定其导通或截止。
当输入信号超过比较晶体管的阈值电压时，比较晶体管将导通，输出信号为高电平。
相反，当输入信号低于阈值电压时，比较晶体管将截止，输出信号为低电平。
当比较晶体管导通时，反馈晶体管也会导通，此时电路处于稳定状态。
反馈晶体管的导通会使电路的输出电压降低，从而降低比较晶体管的基极电压，使其截止。
当输入信号经过一个时间常数后降至比较晶体管的阈值以下时，比较晶体管截止，输出信号为低电平。
反馈晶体管也会截止，使得输出电压回升，从而再次将比较晶体管导通。
这样，电路将在输入信号超过阈值时输出高电平，在输入信号低于阈值时输出低电平，形成了稳定的输出信号。
施密特触发器电路的工作原理可以简单概括为：当输入信号超过阈值时，输出信号翻转；当输入信号低于阈值时，输出信号保持不变。
这种工作方式使得施密特触发器电路广泛应用于数字电路中，例如作为触发器、计数器、时序电路等。
施密特触发器电路具有以下特点：首先，它具有较高的噪声免疫能力，能够有效抵抗输入信号中的噪声干扰，提高系统的稳定性和可靠性。
其次，它具有较快的响应速度和较低的功耗，适用于高速数字电路设计。
此外，施密特触发器电路还具有较好的电平转换特性，可以将不同电平的信号转换为标准的高低电平信号。
施密特触发器电路通过利用正反馈的原理，实现了对输入信号的比较和反馈控制，从而产生稳定的输出信号。
它具有高噪声免疫能力、快速响应、低功耗等特点，在数字电路设计中得到广泛应用。
施密特触发器的原理及特性
施密特触发器的原理及特性我们知道，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（）。
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[图6.2.2(a)(b)]。
图6.2.1 用CMOS反相器构成的施密特触发器图6.2.2 图6.2.1电路的电压传输特性（a）同相输出（b）反相输出用普通的门电路可以构成施密特触发器[图6.2.1]。
因为CMOS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0逐渐上升到时，从0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0，，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。
因为此时电路状态尚未发生变化，所以仍然为，，于是，。
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0，电路的状态也不会发生变化，电路处于“自锁状态”，不能正常工作。
图6.2.4 带与非功能的TTL集成施密特触发器集成施密特触发器比普通门电路稍微复杂一些。
我们知道，普通门电路由输入级、中间级和输出级组成。
如果在输入级和中间级之间插入一个施密特电路就可以构成施密特触发器[图6.2.4]。
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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。