比較器與混合訊號元件
史密特觸發器(Schmitt trigger)
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史密特觸發器是內建遲滯的比較器——一個乾脆翻轉、拒絕猶豫的開關。把一個緩慢、雜亂、帶雜訊的電壓推進去,出來的是俐落乾淨的方波邊緣。它以 Otto Schmitt 命名,他在 1934 年研究神經脈衝時發明了它。凡是要把飄移、抖動的真實訊號變成乾淨的數位開/關之處,都有史密特觸發器在工作。
它的原理是用正回授把一部分輸出送回輸入,從而造出遲滯所述的兩個臨界值:較高的用來切換、較低的用來切回。正回授也讓轉態具有再生性(regenerative)——一開始翻轉的瞬間就自我強化、急衝向電源軌,所以即使輸入爬得很慢,輸出邊緣依然又快又乾淨。非反相史密特觸發器把輸出送回 + 輸入、跟隨輸入方向;反相史密特觸發器送回 - 輸入、輸出與輸入相反。市面上有現成的史密特觸發邏輯閘,例如 74HC14 反相器,符號上畫著一個小小的遲滯迴圈記號。
凡需要乾淨邊緣之處都有史密特觸發器:把緩慢的正弦或斜坡整方成邏輯時脈、清理感測器輸出、調理開關、重塑被長纜線弄糊的訊號。一個受歡迎的用法是簡單的弛張振盪器——一顆史密特觸發反相器、一顆電阻、一顆電容,就成了方波產生器。誠實的限制與遲滯相同:給你抗雜訊能力的那道帶寬,也訂下了最小訊號擺幅。一個始終走不完整道帶寬的訊號,永遠觸不動輸出。
把一個帶雜訊、緩慢上升的斜坡送進 74HC14 史密特觸發反相器(5 V 供電時臨界值約 2.7 V 與 1.8 V)。參差的輸入在 2.7 V 化為單一乾淨的下降邊緣;輸入不掉到 1.8 V 以下,輸出就無法彈回。
雜亂進、乾淨彈出——遲滯加上再生式切換。
史密特觸發器清理電氣雜訊,但不會消除慢訊號的延遲,也不保證開關彈跳被消除——機械彈跳可能比它的遲滯持續更久,所以開關通常仍需搭配 RC 時間延遲。
又称
另见