数字应用电路-施密特触发器
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。
施密特触发器的电路功能
施密特触发器的电路功能施密特触发器是一种基本的电子元件，常用于数字电路中，在许多应用中都有重要的作用。
它具有自锁、滞后、非线性和放大等特性，可以在数字电路中实现多种功能。
本文将对施密特触发器的电路功能进行详细介绍。
一、施密特触发器的基本结构施密特触发器由两个晶体管和几个电阻组成。
其中一个晶体管为NPN 型，另一个为PNP型。
这两个晶体管的发射极通过两个电阻相连，形成一个正反馈回路。
当输入信号达到某一阈值时，输出会从高电平转换为低电平或从低电平转换为高电平。
二、施密特触发器的工作原理当输入信号为低电平时，NPN型晶体管截止，PNP型晶体管导通，输出端Q1输出高电平；当输入信号为高电平时，NPN型晶体管导通，PNP型晶体管截止，输出端Q1输出低电平。
当输入信号变化到达某一阈值时（称为上升沿或下降沿），由于正反馈作用产生了滞后效应，在此情况下输出端Q1的电平状态将发生反转，即从高电平变为低电平或从低电平变为高电平。
这种特性使得施密特触发器可以用于数字信号的处理。
三、施密特触发器的电路功能1. 自锁功能当输入信号达到某一阈值时，输出端Q1的状态会发生反转，并且保持在相反状态，直到下一个输入信号到达阈值。
这种特性称为自锁功能。
施密特触发器可以用于数字计数器、计时器和频率分频器等应用中。
2. 滞后功能由于正反馈回路产生的滞后效应，当输入信号变化达到阈值时，输出端Q1的状态不会立即改变，而是需要一定时间才能完成状态转换。
这种特性称为滞后功能。
施密特触发器可以用于去除噪声和抖动等应用中。
3. 非线性功能施密特触发器具有非线性放大作用，可以将输入信号放大到输出端，并且不会出现负反馈现象。
因此，在数字电路中常用施密特触发器来实现逻辑门、振荡器和计数器等应用。
4. 放大功能由于正反馈回路产生的放大效应，当输入信号达到阈值时，输出端Q1的状态会发生反转，并且输出信号的幅度将增大。
这种特性称为放大功能。
施密特触发器可以用于数字信号的放大和处理。
施密特触发器的应用
施密特触发器的应用一、引言施密特触发器是一种常见的电子元件，广泛应用于数字电路中。
其主要作用是在输入信号的变化过程中，产生稳定的输出信号。
本文将介绍施密特触发器的原理和几个常见的应用场景。
二、施密特触发器的原理施密特触发器由两个三极管组成，分别是PNP型和NPN型。
当输入信号的电压超过一定的阈值电压时，触发器将从一个状态切换到另一个状态。
具体来说，当输入信号的电压超过上阈值电压时，输出信号将从低电平切换到高电平；当输入信号的电压低于下阈值电压时，输出信号将从高电平切换到低电平。
这种切换特性使得施密特触发器在许多应用中发挥重要作用。
三、施密特触发器的应用1. 稳定的开关施密特触发器可以用作数字电路中的稳定开关。
当输入信号的电压超过上阈值电压时，输出信号将保持在高电平；当输入信号的电压低于下阈值电压时，输出信号将保持在低电平。
这种稳定开关的特性使得施密特触发器在计算机内存、逻辑门电路等领域得到广泛应用。
2. 信号整形施密特触发器可以用来整形输入信号。
在一些噪声较大的信号传输中，输入信号可能会受到干扰而产生波动。
通过将输入信号连接到施密特触发器的输入端，可以使输出信号稳定在高电平或低电平，从而去除噪声和波动。
3. 电压比较器施密特触发器还可以用作电压比较器。
在一些需要判断输入信号与参考电压之间关系的电路中，可以通过将输入信号和参考电压连接到施密特触发器的输入端，通过观察输出信号的状态来判断两者的关系。
比如在温度控制系统中，可以使用施密特触发器来判断当前温度是否超过设定温度。
4. 触发器延时施密特触发器还可以用于触发器延时。
在一些需要在特定时刻触发某个事件的电路中，可以通过设置适当的延时电路和施密特触发器来实现。
比如在摄影中，可以使用施密特触发器来实现快门的触发延时，从而捕捉到特定的瞬间。
5. 脉冲发生器施密特触发器还可以用作脉冲发生器。
通过合理设计输入信号的频率和幅值，可以使施密特触发器产生稳定的脉冲信号。
施密特触发器 (1)
多谐振荡器（无稳电路）没有没有有有信号源（二）施密特触发器具体分析我们知道，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（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，此公式中VT+应该位VT-。
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。
施密特触发器的功能
施密特触发器的功能施密特触发器（Schmitt Trigger）是一种具有正反馈的电路，可以在数字电路和模拟电路中使用。
它的主要作用是将输入信号转换为固定幅值的输出信号，并消除输入信号中的噪声等干扰，增强信号的稳定性和可靠性。
在本文中，我们将深入探究施密特触发器的功能和应用。
首先，施密特触发器的最基本功能是将输入信号转换为固定的输出信号幅值。
这种转换可以通过正反馈电路来实现，该正反馈电路具有双阈值特性。
当输入信号超过某个阈值时，输出信号会从低电平切换到高电平；当输入信号低于另一个阈值时，输出信号会从高电平切换到低电平。
这两个阈值通常称为上升沿和下降沿阈值。
施密特触发器的输出信号是具有固定幅值和干净的状态转换的数字脉冲信号。
此外，施密特触发器还可以用于信号重整，即在信号电平失真或干扰的情况下，重建信号，使其恢复原始状态，保证信号质量。
其次，施密特触发器还可以用于信号滤波。
在实际电路应用中，信号干扰和噪声是常见的问题。
这些噪声信号对正常信号的传输和处理产生不利影响。
为了消除这种噪声信号，可以采用滤波器进行滤波处理。
施密特触发器是一种简单而有效的数字滤波器。
通过调整阈值电平和电路的反馈系数，可以调整滤波器的灵敏度，使其滤除干扰信号并保留所需信号。
施密特触发器还可以通过使用 RC 等滤波器元件来实现模拟滤波器。
此外，施密特触发器还可以用于波形整形。
在各种信号处理应用中，波形整形是一种常见的技术，它可以将信号转换为所需的波形形式。
例如，将正弦波转换为方波信号。
施密特触发器可以用作波形整形器，输出一个固定幅值和固定周期的方波信号。
在实际应用中，波形整形可以将信号转换为数字信号进行数字处理和分析。
最后，施密特触发器还可以用于电路开关和数字比较器。
施密特触发器中的两个阈值可以被看作是电路中的两个状态。
在电路开关应用中，当输入信号超过某一阈值时，施密特触发器将导致电路切换状态。
当用于数字比较器时，施密特触发器可以比较两个输入信号的幅值，并输出一个数字比较信号。
数字电路练习题及答案--施密特触发器
2、施密特触发器在性能上有哪两个重要特点？（1）输入信号从低电平上升的过程中，电路状态转换时对应的输入电平，与输入信号从高电平下降过程中对应的输入转换电平不同。
（2）在电路状态转换时，通过电路内部的正反馈过程使输出电压波形的边沿变得很陡。
3、施密特触发器有哪些用途？（1）可以将边沿变化缓慢的信号波形整型为边沿陡峭的矩形波。
（2）可以将叠加在矩形脉冲高、低电平上的噪声有效地清除。
二、计算题：1、如图所示为一个用CMOS 门电路构成的施密特触发器，已知电源电压为10V ，Ω=k R 101；Ω=k R 202；求其正向阈值电压、负向阈值电压及回差电压。
（本题6分）解：（1）正向阈值电压为：（2分） （2）负向阈值电压为：（2分） （3）回差电压为：（2分） 解：（1）正向阈值电压为：V V R R V TH T 5.7210)20101()1(21=+=+=+（2分） （2）负向阈值电压为：V V R R V TH T 5.2210)20101()1(21=-=-=-（2分） （3）回差电压为：V V V V V V T T T 55.25.7=-=-=∆-+（2分）2、在图示的施密特触发器电路中，若G1和G2为74LS 系列与非门和反相器，它们的域值电压V V TH 1.1 ，，,二极管的导通压降,试计算电路的正向阈值电压、负向阈值电压和回差电压。
三、做图题：1、已知输入信号波形如图所示，试画出其输出波形。
四、综合题：1、在下图所示的施密特触发器电路中，已知1G 和2G 为CMOS 反相器，V V k R k R D D 15;30;1021=Ω=Ω=。
（1）、试计算电路的正向阈值电压+T V 负向阈值电压-T V 和回差电压T V ∆。
（5分） （2）、若施密特触发器的输入电压波形如图所示，试画出其输出电压波形。
（5分）解：（1）、正向阈值电压为：（2分）负向阈值电压为：（2分） 回差电压为：（1分）（2）、画出输出电压波形。
六管施密特触发器工作原理
六管施密特触发器工作原理六管施密特触发器是一种常用的数字电路元件，常用于时序电路和计数器等电路中。
它的工作原理是基于施密特触发器的特性，可以实现较高的噪声抗干扰能力和稳定的输出信号。
施密特触发器是一种具有滞后特性的触发器，其输入信号的阈值电平有两个不同的临界值，分别是上升沿的触发电平（Vth+）和下降沿的复位电平（Vth-）。
施密特触发器的输入信号在超过Vth+时，输出信号翻转为高电平；当输入信号下降到低于Vth-时，输出信号翻转为低电平。
这种滞后特性使得施密特触发器可以抵抗输入信号的噪声和干扰。
六管施密特触发器由两个互补的施密特触发器组成，其中一个触发器的输出作为另一个触发器的输入。
这种结构可以实现一个正向施密特触发器和一个反向施密特触发器的级联。
正向施密特触发器的输出通过一个反相器连接到反向施密特触发器的输入，反向施密特触发器的输出又通过一个反相器连接到正向施密特触发器的输入。
这样，两个触发器之间形成了一个正反馈回路，使得输入信号的变化可以得到放大和反馈，从而实现了触发器的稳定工作。
具体来说，当输入信号的电平超过正向施密特触发器的上升沿触发电平时，正向施密特触发器的输出翻转为高电平。
这个高电平经过反相器后，输入到反向施密特触发器的输入端，使其输出翻转为低电平。
这个低电平经过反相器后，又输入到正向施密特触发器的输入端，使其输出翻转为低电平。
这样，两个触发器的输出相互作用，最终形成稳定的输出信号。
同样地，当输入信号的电平低于反向施密特触发器的下降沿复位电平时，反向施密特触发器的输出翻转为低电平。
这个低电平经过反相器后，输入到正向施密特触发器的输入端，使其输出翻转为高电平。
这个高电平经过反相器后，又输入到反向施密特触发器的输入端，使其输出翻转为高电平。
同样地，两个触发器的输出相互作用，最终形成稳定的输出信号。
六管施密特触发器的工作原理可以简单总结为：当输入信号的电平超过上升沿触发电平时，输出为高电平；当输入信号的电平低于下降沿复位电平时，输出为低电平。
斯密特触发器
斯密特触发器斯密特触发器又称斯密特与非门,就是具有滞后特性得数字传输门、①电路具有两个阈值电压,分别称为正向阈值电压与负向阈值电压②与双稳态触发器与单稳态触发器不同,施密特触发器属于"电平触发"型电路,不依赖于边沿陡峭得脉冲、它就是一种阈值开关电路,具有突变输入——输出特性得门电路、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)而引起得输出电压得改变、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得现象,可以瞧出对于要求一定延迟启动得电路,它就是特别适用得、从IC内部得逻辑符号与“与非”门得逻辑符号相比略有不同,增加了一个类似方框得图形,该图形正就是代表斯密特触发器一个重要得滞后特性。
当把输入端并接成非门时,它们得输入、输出特性就是:当输入电压V1上升到VT＋电平时,触发器翻转,输出负跳变;过了一段时间输入电压回降到VT＋电平时,输出并不回到初始状态而需输入V1继续下降到VT－电平时,输出才翻转至高电平(正跳变),这种现象称它为滞后特性,VT＋—VT－=△VT。
△VT称为斯密特触发器得滞后电压。
△VT 与IC得电源电压有关,当电源电压提高时,△VT略有增加,一般△VT值在3V左右。
因斯密特触发器具有电压得滞后特性,常用它对脉冲波形整形,使波形得上升沿或下降沿变得陡直;还可以用它作电压幅度鉴别。
在数字电路中它也就是很常用得器件。
施密特触发器施密特波形图施密特触发器也有两个稳定状态,但与一般触发器不同得就是,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;对于负向递减与正向递增两种不同变化方向得输入信号,施密特触发器有不同得阀值电压。
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得状态将发生变化。
施密特触发器就是一种特殊得门电路,与普通得门电路不同,施密特触发器有两个阈值电压,分别称为正向阈值电压与负向阈值电压。