施密特觸發(fā)器原理分析及其應用

我們知道，門(mén)電路有一個(gè)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(shí)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(mén)電路，與普通的門(mén)電路不同，施密特觸發(fā)器有兩個(gè)閾值電壓，分別稱(chēng)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(guò)程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱(chēng)為正向閾值電壓（），在輸入信號從高電平下降到低電平的過(guò)程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱(chēng)為負向閾值電壓（）。正向閾值電壓與負向閾值電壓之差稱(chēng)為回差電壓（）。普通門(mén)電路的電壓傳輸特性曲線(xiàn)是單調的，施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性曲線(xiàn)則是滯回的[圖6.2.2(a)(b)]。

圖6.2.1 用CMOS反相器構成的施密特觸發(fā)器

（a）電路 （b）圖形符號

圖6.2.2 圖6.2.1電路的電壓傳輸特性

（a）同相輸出 （b）反相輸出

用普通的門(mén)電路可以構成施密特觸發(fā)器[圖6.2.1]。因為CMOS門(mén)的輸入電阻很高，所以的輸入端可以近似的看成開(kāi)路。把疊加原理應用到和構成的串聯(lián)電路上，我們可以推導出這個(gè)電路的正向閾值電壓和負向閾值電壓。當時(shí)，。當從0逐漸上升到時(shí)，從0上升到，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(shí)刻的情況。因為此時(shí)電路狀態(tài)尚未發(fā)生變化，所以仍然為0，，于是，。與此類(lèi)似，當時(shí)，。當從逐漸下降到時(shí)，從下降到，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(shí)刻的情況。因為此時(shí)電路狀態(tài)尚未發(fā)生變化，所以仍然為，，于是，。通過(guò)調節或，可以調節正向閾值電壓和反向閾值電壓。不過(guò)，這個(gè)電路有一個(gè)約束條件，就是。如果，那么，我們有及，這說(shuō)明，即使上升到或下降到0，電路的狀態(tài)也不會(huì )發(fā)生變化，電路處于“自鎖狀態(tài)”，不能正常工作。