Cổng Schmitt sử dụng Op-Amp

Cổng Schmitt sử dụng Op-Amp

Cổng Schmitt hoặc Mạch So Sánh Tái Tạo


Mạch Schmitt trigger, hay còn gọi là mạch so sánh tái tạo, được thiết kế với phản hồi dương và có tác động tái tạo, làm cho đầu ra chuyển đổi giữa các mức. Sự sử dụng phản hồi dương giúp phản hồi điện áp tương thích với điện áp đầu vào thay vì chống lại nó. Mạch này thường được áp dụng để giải quyết vấn đề trong mạch phát hiện chuyển qua zero do tín hiệu tần số thấp và nhiễu đầu vào.

Sơ đồ mạch Schmitt trigger bao gồm một bộ phận chia áp với các điện trở Rdiv1 và Rdiv2 kết hợp với Op-Amp 741. Nó chuyển đổi bất kỳ hình dạng sóng đầu vào thành sóng vuông hoặc xung đầu ra, đôi khi được gọi là mạch làm vuông. Mạch này sử dụng phản hồi dương để tạo điện áp ngưỡng trên (Vupt) và điện áp ngưỡng dưới (Vlpt). Khi đầu vào vượt qua mức ngưỡng trên hoặc dưới, đầu ra chuyển đổi giữa +Vsat và -Vsat.

Mạch Schmitt trigger có ứng dụng rộng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong việc chuyển đổi và làm vuông các tín hiệu đầu vào không ổn định.

Điện áp ngưỡng trên, Vupt = +Vsat (Rdiv1/[Rdiv1+Rdiv2])

Khi Vout = -Vsat, điện áp qua Rdiv1 được gọi là Điện Áp Ngưỡng Dưới (Vlpt). Điện áp đầu vào, Vin phải ít nhất âm hơn một chút so với Vlpt để gây ra chuyển đổi từ -Vsat sang +Vsat. Khi điện áp đầu vào nhỏ hơn Vlpt, điện áp đầu ra Vout ở mức -Vsat.

Điện áp ngưỡng dưới, Vlpt = -Vsat (Rdiv1/[Rdiv1+Rdiv2])Nếu giá trị của Vupt và Vlpt cao hơn điện áp nhiễu đầu vào, phản hồi dương sẽ loại bỏ các chuyển động đầu ra giả mạo. Với sự hỗ trợ của phản hồi dương và tính chất tái tạo của nó, điện áp đầu ra sẽ chuyển đổi nhanh chóng giữa các điện áp bão hòa dương và âm.

Đặc điểm

Với việc sử dụng một mạch so sánh có phản hồi dương, có thể xuất hiện một điều kiện dead band hysteresis trong đầu ra. Khi giá trị đầu vào của so sánh lớn hơn Vupt, đầu ra chuyển từ +Vsat sang -Vsat và trở lại trạng thái ban đầu, +Vsat, khi giá trị đầu vào giảm xuống dưới Vlpt. Điều này được thể hiện trong hình dưới đây. Điện áp hysteresis có thể được tính toán như sự chênh lệch giữa điện áp ngưỡng trên và ngưỡng dưới.

Vhysteresis = Vupt – Vlpt

Thay giá trị của Vupt và Vlpt từ các phương trình trên:

Vhysteresis = +Vsat (Rdiv1/Rdiv1+Rdiv2) – {-Vsat (Rdiv1/Rdiv1+Rdiv2)}

Vhysteresis = (Rdiv1/Rdiv1+Rdiv2) {+Vsat – (-Vsat)}

Ứng Dụng của Mạch Schmitt Trigger

Mạch Schmitt Trigger thường được sử dụng để chuyển đổi một điện áp đầu vào biến đổi rất chậm thành một đầu ra có dạng sóng thay đổi đột ngột xảy ra chính xác tại một giá trị xác định trước của điện áp đầu vào. Mạch Schmitt Trigger có thể được sử dụng cho tất cả các ứng dụng mà một so sánh tổng quát được sử dụng. Bất kỳ loại điện áp đầu vào nào cũng có thể được chuyển đổi thành sóng vuông tương ứng của nó. Điều kiện duy nhất là tín hiệu đầu vào phải có biên độ đủ lớn để đưa điện áp đầu vào vượt quá giới hạn của khoảng hysteresis. Biên độ của sóng vuông là độc lập với giá trị đỉnh đáy của dạng sóng đầu vào.