Schmitt Trigger:Circuitos, Funcionamento e Aplicações

Schmitt Trigger, conhecido inicialmente como o gatilho termiônico, existe há décadas. Até agora, contribuiu para avanços tecnológicos que mudaram vidas, como rastrear a comutação entre dois estados de tensão. É um comparador ou amplificador diferencial que possui uma histerese adicional para oferecer imunidade a ruídos. Mas mesmo sem a histerese, ele pode atuar apenas como um comparador que produz pulsos digitais limpos.

Hoje, vamos projetar um circuito de disparo Schmitt e explicar como ele funciona. Além disso, destacaremos várias áreas nas quais você pode aplicar o circuito de disparo Schmitt.

1.O que é um gatilho Schmitt?

Resumidamente, é um comparador regenerativo. Ele usa feedback positivo para implementar a tensão de histerese ou alterar a entrada senoidal para a saída de onda quadrada. Freqüentemente, a tensão de saída do gatilho Schmitt atua como a tensão de referência das formas de onda de entrada. Ele funciona para converter o ruído de sua forma de sinal de entrada analógica em sinal digital.

O gatilho Schmitt também pode ser um circuito bi-estável. O circuito biestável tem oscilações constantes de tensão de saída alta e baixa assim que a entrada atinge o nível de limiar desejado.

2.Tipos de gatilho Schmitt

Sem dúvida, existem vários Circuitos Integrados lógicos com gatilhos Schmitt como um dos componentes. No nosso caso, no entanto, basearemos nosso interesse no gatilho DIY Schmitt que teremos.

Os tipos incluem;

• Um acionador Schmitt baseado em amplificador operacional e
• Um gatilho Schmitt baseado em transistor.

Mais explicações sobre os tipos acima estão sob o circuito de gatilhos Schmitt comum.

3.Como funciona um gatilho Schmitt?

Um gatilho Schmitt usa um conceito de feedback positivo para atingir seu funcionamento. Em outras palavras, ele pegará uma amostra de saída e a alimentará de volta na fonte de entrada. Desta forma, a saída terá um reforço.

(explicação de feedback positivo).

O reforço ajuda a fazer com que a saída do comparador se estabeleça em seu estado à vontade. Além disso, garante que o estado seja constante no nível estipulado.

4.Circuitos de gatilhos Schmitt comuns

Schmitt Trigger usando transistores

Usaremos dois transistores (os componentes essenciais) e outros componentes externos básicos para este circuito de disparo Schmitt para configurar o diagrama de blocos.

Operação do circuito

Em primeiro lugar, T1 não conduzirá quando VIN (tensão de entrada) estiver em 0V. Por outro lado, o Vref (referência de tensão) possui 1,98 V, o que permitirá a condução de T2.

Mais adiante, quando passamos para o nó B, podemos tratar o circuito como um divisor de tensão e usar as fórmulas abaixo para calcular a tensão com os valores dos componentes;

VIN =0V, Vref =5V

Va =(Ra + Rb/Ra + Rb + R1) x Vref

Vb =(Rb/Rb + R1 + Ra) x Vref

Como observamos, a tensão de condução de 1,98 de T2 é baixa. Além disso, a tensão de base no terminal do transistor é de 1,28 V, que é maior do que a tensão do terminal do emissor do transistor em 0,7 V.

Assim, aumentar a tensão de entrada do circuito pode cruzar o valor de T1 e fazê-lo conduzir. Posteriormente, levará à queda da tensão de base do T2. Um período de condução mais curto do transistor T2 aumenta a tensão de saída.

Gatilho Schmitt usando transistores

Em seguida, a tensão de entrada do circuito na tensão base T1 do terminal começará a se recusar. No processo, a tensão do terminal base irá além de 0,7 V do terminal emissor do transistor, causando a desativação do transistor.

Todo o procedimento depende da corrente do emissor se recusar a um ponto em que o transistor encontre um modo de ativo direto. Mais tarde, tanto a tensão de base no terminal de T2 quanto a tensão do coletor aumentarão.

No entanto, às vezes haverá pouca corrente fluindo através de T2, e a corrente é capaz de desligar T1 e diminuir a tensão do emissor. Sob tal circunstância, você diminuirá a tensão de entrada do circuito para cerca de 1,3 V para desativar o T1.

Finalmente, você terá duas tensões de limiar em 1,3 V e 1,9 V.

Circuitos de disparo Schmitt baseados em amplificador operacional

Os circuitos de disparo Schmitt baseados em Op-Amp têm duas divisões principais; a entrada não inversora e os gatilhos Schmitt inversores.

Circuito de disparo de Schmitt invertido

Para a entrada do acionador Schmitt inversor, você aplicará o terminal inversor do amplificador operacional (Op-Amp). Além disso, a saída gerada pelo modo inversor é de polaridade oposta e você precisará aplicá-la a um terminal não inversor para obter feedback positivo.

Inversão do circuito de disparo Schmitt

Explicação e fórmula do circuito de disparo Schmitt inversor acima;

VREF menor que VIN resulta em uma saída do comparador -VSAT. Ao contrário, se -VREF for ligeiramente maior que VIN (mais negativo), a saída será VSAT. Portanto, o Vo (tensão de saída do comparador) será -VSAT ou VSAT. Mas você terá que controlar as tensões de entrada do circuito com R2 ou R1 para regular as mudanças de estado do circuito.

Valores da formulação -VREF e VREF;

1. V_REF =(V_O * R₂ ) / (R₁ + R₂ )

2. V_O =V_SAT , Portanto,

3. V_REF =(V_SAT * R₂ ) / (R₁ + R₂ )

4. -V_REF =(V_O * R₂ ) / (R₁ + R₂ )

5. V_O =-V_SAT Portanto,

6. -V_REF =(-V_SAT * R₂ ) / (R₁ + R₂ )

Às vezes, você encontrará o VREF chamado de Upper Threshold Voltage (VUT), enquanto -VREF é o Lower Threshold Voltage (VLT).

Circuito de um gatilho Schmitt não inversor

No segundo modo do circuito de disparo Schmitt baseado em Op-Amp, você aplica a tensão de entrada do circuito no terminal de entrada não inversor do amplificador operacional. Depois, o resistor do emissor R1 permitirá que a tensão de saída retorne ao circuito terminal não inversor.

Circuito de disparos de Schmitt não inversor

Digamos que a tensão de saída estava no VSAT no início. A tensão de saída estará no mesmo nível de saturação enquanto VLT for maior que VIN. Se, posteriormente, a tensão de entrada do circuito ultrapassar o nível de tensão limite inferior, o status de saída mudará para -VSAT. Você também pode variar a tensão de polarização em série para obter os valores de tensão de referência desejados.

Finalmente, a saída será constante no estado -VSAT até que a tensão de entrada do circuito suba acima da tensão limite superior.

5.Aplicações dos gatilhos Schmitt

Você encontrará o circuito de gatilhos Schmitt em diversas aplicações como;

• Primeiro, no circuito de debounce do switch.
• Então, você pode usar um gatilho Schmitt para implementar um oscilador de relaxamento especialmente, em projetos com uma resposta -ve de loop fechado.
• Além disso, você pode usá-los em geradores de funções e fontes de alimentação.
• Além disso, o circuito de disparo muda de onda senoidal para onda quadrada.
• Finalmente, você pode incorporá-los em circuitos digitais como condicionamento de sinal para ajudar na remoção de circuitos de sinal.

Resumir

Para resumir, o artigo de hoje fornece uma visão detalhada dos gatilhos Schmitt, sua operação, estrutura básica do circuito e também algumas de suas aplicações.

Mesmo com a alta eficiência do gatilho, é melhor ter algumas medidas preventivas como. Conduzindo um Op-Amp em trilhos. Haverá mais consumo de energia e, portanto, você precisará de uma fonte de alta potência. Apesar da limitação, você se livrará de sinais ruidosos e um número reduzido de múltiplas transições de saída.

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