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施密特触发器的应用

1、波形的整形及变换
利用施密特触发器将正弦波、三角波变换成方波,已在模拟电路中讨论过,不再赘述。这里主要讨论整形。通常由测量装置来的信号,经放大后可能是不规则的波形,必须经施密特触发器整形。作为整形电路时,如果要求输出与输入同相,则可在上述集成施密特反相器后再加一级反相器。整形电路对回差电压又有什么要求呢?
如果输入信号具有如图1(a)所示的顶部干扰,而又希望得到如图1(c)所示的波形,若回差电压较小,将出现如图1(b)所示波形,顶部干扰造成了不良影响。此时,应选择回差电压较大的施密特触发器,以提高电路的抗干扰性能。
图1 利用回差电压抗干扰
(a) 具有顶部干扰的输入信号 (b) 回差电压小时的输出波形 (c) 回差电压大于顶部干扰时输出波形
2、幅度鉴别
利用施密特触发器输出状态取决于输入信号vⅰ幅度的工作特点,可以用它来作为幅度鉴别电路。例如,输入信号不等的一串脉冲,需要消除幅度较小的脉冲,而保留幅度大于vth(见图2)的脉冲,只要将施密特触发器的正向阈值电压vt+调整到规定的幅度vth,这样,幅度超过vth的脉冲就使电路动作,有脉冲输出;而对于幅度小于vth的脉冲,电路则无脉冲输出,从而达到幅度鉴别的目的。
图2 脉冲幅度鉴别
3、多谐振荡器
利用施密特触发器可以构成多谐振荡器。其电路如图3所示。
图3 用施密特触发器构成的多谐振荡器
接通电源瞬间,电容c上的电压为0v,输出vo为高电平。vo通过电阻r 对电容c 充电,当vⅰ达到vt+时,施密特触发器翻转,输出为低电平,此后电容c又开始放电,vⅰ下降,当vⅰ下降到vt-时,电路又发生翻转,如此周而复始而形成振荡。其输入、输出波形如图4所示。
图4 施密特触发器构成的多谐振荡器的波形
若在图3中采用的是cmos施密特触发器,且voh≈vdd,vol≈0,根据图10.10.4的电压波形得到振荡周期计算公式为
t =t1+t2
当采用ttl施密特触发器(例如7414)时,考虑到输入电路对电容充放电的影响,电阻r不能大于470ω,以保证输入端能够达到负向阈值电平。r的最小值由门的扇出数确定(不得小于100ω)。对于典型的参数值(vt-=0.8v, vt+=1.6v,输出电压摆幅为3v),最大可能的振荡频率为10mhz。
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