施密特電路的結(jié)構(gòu)和工作原理

我們想獲得矩形脈沖，有種方法是可以采用整形的方法獲得矩形脈沖，但前提是可以找到頻率和幅度都符合要求的電壓信號。

我們設(shè)定矩形脈沖的幾個指標。

施密特電路是脈沖波形變換中一種常采用的電路，主要有以下兩個特點：

1.輸入電平從低電平上升過程中電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的輸入電平，與高電平下降過程中對應(yīng)的輸入轉(zhuǎn)換電平不同。

2.通過電路內(nèi)部的正反饋使輸出電壓波形的邊沿變得很陡。

施密特電路的結(jié)構(gòu)和工作原理

我們先從模電的角度來分析此電路的工作原理。

此電路是通過公共發(fā)射極電阻耦合的兩級正反饋放大器。

v1輸入為低電平時：T1截止，T2飽和導(dǎo)通。

v1逐漸升高：T1飽和導(dǎo)通,T2截止。

v1逐漸降低：T1截止，T2飽和導(dǎo)通。

設(shè)定R1>R2，則T1飽和導(dǎo)通時的vE值 < T2飽和導(dǎo)通時的vE值。

則T1由導(dǎo)通到截止時的v1 < T1由截止變?yōu)轱柡蛯?dǎo)通時的v1 .

由此可以得到電壓傳輸特性：

可以看到圖中有正向閾值電壓與負向閾值電壓。

集成電路可用ttl電路集成施密特觸發(fā)電路。

由門電路組成的施密特觸發(fā)電路

可以利用反相器和電阻接成施密特觸發(fā)電路。

反相器采用的是CMOS電路，回顧CMOS電壓傳輸特性：

設(shè)閾值電壓為Vth=1/2VDD，R1

注意對應(yīng)門電路組成的施密特觸發(fā)電路只有在反相器輸入電壓處于閾值電壓時，輸出才會發(fā)生變化，即才會引起正反饋過程。

1.v1=0:反相器為CMOS工藝，不會有電流通過，上面的反饋電路就算有電流也只是在0的電壓附近分壓，所以整體仍為0

2.

在電壓傳輸特性轉(zhuǎn)折區(qū)，vA的增大將會推動vo的增大，且為正反饋過程，則推動速度加快，一直將vo增大到vo=VOH=VDD;

vA一直增大到VTH時，VT+代表此時正向輸入遇到的閾值電壓，即vI值，但此時vo為0，vo的反應(yīng)時間是需要稍微延后一點的。

3.若反過來，v1從高電平逐漸下降到vA=VTH。我們需要看的是當vo=0時它對應(yīng)的負向門檻電壓VT-是不是我們之前求的正向門檻電壓VT+的值。

最后我們可以得到這個電路的回差電壓：

?

上面兩幅圖分別對應(yīng)vo與反相輸出的vo’，可以發(fā)現(xiàn)通過改變R1,R2的電阻值可以改變回差電壓的大小

施密特觸發(fā)電路的應(yīng)用

波形變化

可將邊沿變化緩慢的周期性信號變成邊沿很陡的矩形脈沖信號。

脈沖整形

當傳輸線上電容較大時， 波形的上升沿和下降沿將明顯變壞， 如圖( a ) 所示。當傳輸線較長， 而且接收端的阻抗與傳輸線的阻抗不匹配時， 在波形的上升沿和下降沿將產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象， 如圖( b ) 所示。

脈沖鑒幅

若將一系列幅度各異的脈沖信號加到施密特觸發(fā)電路的輸人端， 只有那些幅度大于VT+的脈沖才會在輸出端產(chǎn)生輸出信號。因此， 施密特觸發(fā)電路能將幅度大于VT+的脈沖選出， 具有脈沖鑒幅的能力。