BJT 施密特觸發(fā)器
出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2023-07-24 17:20:02 | 816 次閱讀
盡管獨(dú)立施密特觸發(fā)器通常由比較器構(gòu)成,但基本施密特觸發(fā)器可以使用分立元件來實(shí)現(xiàn)。讓我們看看如何!這是用雙極結(jié)型晶體管實(shí)現(xiàn)的施密特觸發(fā)器的基本電路。在現(xiàn)實(shí)世界中,模擬輸入信號可能會隨時間緩慢變化,因此高/低轉(zhuǎn)換周期可能不夠快。但此設(shè)置將充當(dāng)具有遲滯的比較器,其設(shè)置輸出高或低的閾值將由設(shè)計參數(shù)定義。 也就是說,在該電路的輸入端施加一個能夠使 Q1 飽和的電壓,會將輸出設(shè)置為 Vcc(高),而施加一個能夠截止 Q1 的輸入電壓,會將輸出降低到接近 0V 的電平(低)。

您現(xiàn)在可以使用下面列出的組件來試驗(yàn)上述電路。我將其作為“模擬”練習(xí)留給您!
R1 = 22KΩ
R2=1KΩ
R3=1KΩ
R4=22Ω
Q1 和 Q2 = 2N2222
此時需要記住以下幾點(diǎn):
當(dāng)輸入為高電平時:Q1 導(dǎo)通,Q2 截止,輸出為高電平。
當(dāng)輸入為低電平時:Q1 關(guān)閉,Q2 開啟,輸出為低電平。
打開/關(guān)閉 Q1 的閾值取決于共發(fā)射極電阻器 R4 上的壓降。換句話說,上閾值(開)和下閾值(關(guān))之間的遲滯由 R4 壓降差值定義。
另外,對于我們當(dāng)中熱心的學(xué)習(xí)者,我在下面提供了(希望)更易讀的解釋。
首先,假設(shè)輸入接近 0V。此時Q1無基極電流,因此截止。但 Q2 通過導(dǎo)通且飽和的 R2 吸收基極電流(其集電極-發(fā)射極電壓接近于零),因此輸出電壓接近 0V(低)。
接下來,想象輸入電壓開始增加。由于 Q1 的發(fā)射極電壓由 Q2 中流動的電流保持固定,因此當(dāng)輸入電壓達(dá)到高于該電壓水平約 600mV 時,Q1 將吸收一些基極電流并開始導(dǎo)通。
當(dāng)它這樣做時,Q1 開始竊取 Q2 的基極電流,因此 Q2 開始關(guān)閉,因此其發(fā)射極電壓開始下降。但這會提高 Q1 的基極-發(fā)射極電壓,因此 Q1 導(dǎo)通速度更快。正反饋使電路進(jìn)入 Q1 導(dǎo)通(并飽和)而 Q2 截止的狀態(tài)。現(xiàn)在輸出電壓接近 Vcc(高)。
最后,猜測輸入開始回落到零。 Q1 的發(fā)射極電壓現(xiàn)在由其自身的發(fā)射極電流控制。當(dāng)輸入電壓下降到高于該值約 600mV 時,Q1 將開始關(guān)閉,這使得 Q2 開始再次開啟,將其自己的發(fā)射極電流添加到 Q1 的電流中,從而推動發(fā)射極電壓向上。這迫使 Q1 更快地關(guān)斷,正反饋再次將電路帶入另一種狀態(tài),Q1 關(guān)斷,Q2 導(dǎo)通,輸出為低電平。
請注意,在施密特觸發(fā)器中,“正”反饋信號以減小的幅度同相耦合到輸入,從而增加輸入信號的電平。而且,考慮到關(guān)鍵的設(shè)計約束,我們必須確保 Q1 中的電流小于 Q2 中的電流,否則設(shè)置將無法工作! 就這些!讓我用一個基于經(jīng)典發(fā)射極耦合施密特觸發(fā)器概念的實(shí)用電路來結(jié)束這篇文章。以下是一個簡單的定時繼電器??,您可以使用隨處可見的少量分立組件(甚至在銹棕色垃圾箱中)組裝它。

通電后,LED 亮起,最初晶體管 T1 斷開,因?yàn)閹缀跛须娏鞫纪ㄟ^電阻器 R1 流向已放電的電容器 C1。然而,當(dāng)電容器充電時,通過它的電流減少,而晶體管T1的基極電流相反增加。一旦 C1 上的電壓等于開關(guān)/觸發(fā)閾值,就會發(fā)生觸發(fā),T1 閉合,T2 斷開,LED 熄滅。

電容器充電的時間常數(shù)等于電容和電阻的乘積,表示電容器充電到電源電壓的 63% 所需的時間。因此,為了方便計算時間段,開關(guān)閾值也選取在電源電壓的 63% 處。 LED 的時間(以秒為單位)將相當(dāng)接近定時電容器 C1 的電容(以微法為單位)。我的快速測試是使用 100uF 電容器作為 C1,完成一個周期只需要大約 60 秒。

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