我們知道,門電路有一個閾值電壓,當輸入電壓從低電平上升到閾值電壓或從高電平下降到閾值電壓時電路的狀態(tài)將發(fā)生變化。 施密特觸發(fā)器是一種特殊的門電路,與普通的門電路不同,施密特觸發(fā)器有兩個閾值電壓,分別稱為正向閾值電壓和負向閾值電壓。 在輸入信號從低電平上升到高電平的過程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱為正向閾值電壓(Vt+)。 在輸入信號從高電平下降到低電平的過程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱為負向閾值電壓((Vt-)。 正向閾值電壓與負向閾值電壓之差稱為回差電壓(ΔVt)。 普通門電路的電壓傳輸特性曲線是單調(diào)的,施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性曲線則是滯回的[圖6.2.2(a)(b)]。 用普通的門電路可以構(gòu)成施密特觸發(fā)器[圖6.2.1]。 因為CMOS門的輸入電阻很高,所以Vth的輸入端可以近似的看成開路。把疊加原理應用到R1和R2構(gòu)成的串聯(lián)電路上,我們可以推導出這個電路的正向閾值電壓和負向閾值電壓。 當Vi=0時,Vo=0。 當Vi從0逐漸上升到Vt+時,Vi`從0上升到Vth,電路的狀態(tài)將發(fā)生變化。我們考慮電路狀態(tài)即將發(fā)生變化那一時刻的情況。因為此時電路狀態(tài)尚未發(fā)生變化,所以Vo仍然為0, Vi` = Vth = Vi * R2 /(R1+R2) = Vt+ * R2/(R1+R2),于是,Vt+ = (1+ R1/R2)。 與此類似,當Vi = Vdd時,Vo = Vdd。 當Vi從Vdd逐漸下降到Vt-時,Vi`從Vdd下降到Vth,電路的狀態(tài)將發(fā)生變化。我們考慮電路狀態(tài)即將發(fā)生變化那一時刻的情況。因為此時電路狀態(tài)尚未發(fā)生變化,所以Vo仍然為Vdd = 2Vth,Vi` = Vth = R2*Vi/(R1+R2)+Vo*R1/(R1+R2)= R2*Vt- /(R1+R2)+2Vth*R1/(R1+R2),于是,VT- = (1-R1/R2)Vth。 通過調(diào)節(jié)R1或R2,可以調(diào)節(jié)正向閾值電壓和反向閾值電壓。不過,這個電路有一個約束條件,就是R1<R2。如果R1>R2,那么,我們有Vt+ > 2Vth = vdd及Vt- <0,這說明,即使Vi上升到Vdd或下降到0,電路的狀態(tài)也不會發(fā)生變化,電路處于“自鎖狀態(tài)”,不能正常工作。 集成施密特觸發(fā)器比普通門電路稍微復雜一些。我們知道,普通門電路由輸入級、中間級和輸出級組成。如果在輸入級和中間級之間插入一個施密特電路就可以構(gòu)成施密特觸發(fā)器[圖6.2.4]。集成施密特觸發(fā)器的正向閾值電壓和反向閾值電壓都是固定的。 利用施密特觸發(fā)器可以將非矩形波變換成矩形波[圖6.2.8]。 利用施密特觸發(fā)器可以恢復波形[圖6.2.9(a)(b)(c)]。 利用施密特觸發(fā)器可以進行脈沖鑒幅[圖6.2.10]。 |