Elektronica/Opamps/Niet Lineaire Schakelingen/Schmitt Trigger

Uit Wikibooks
Naar navigatie springen Naar zoeken springen

De Schmitt Trigger[bewerken]

De Schmitt Trigger is niets anders dan een comparator met een hysteresis functionaliteit (geheugenfunctionaliteit) in aanwezig. In schemavorm ziet deze er als volgt uit:

Opampschmitt xcircuit.svg

Omwille van de hysteresis werkt deze schakeling beter dan de comparator omdat deze zich stabieler zal gedragen indien het te meten signaal zich rond de referentiespanning bevindt die aangelegd is aan de andere ingang. Praktisch wil deze hysteresis zeggen dat de grenswaarde waarbij van de negatieve naar de positieve uitgang overgeschakeld wordt, verschilt van de grenswaarde waarbij van de positieve naar de negatieve utigang overgeschakeld wordt. De afstand tussen deze twee grenswaarden dient om goed te werken groter te zijn dan de peak-to-peak grootte van de ruis die men zo wenst op te vangen. Bemerk dat hier duidelijk werking is van meekoppeling, er is een feedback naar V+ waardoor de opamp richting zijn positieve of negatieve saturatiespanning gedwongen wordt.

De transferkarakteristiek wordt bepaald door de twee schakelpunten VUTP en VLTP, (lower threshold point en upper threshold point).

Omwille van de ideale opamp kan verondersteld worden dat virtueel massa is. Hieruit volgt dat:

Of volgens Ohm:

Eens de virtuele massa van in rekening gebracht is volgt hieruit dat:

Hierbij houden we er rekening mee dat gelijk is aan of . Indien de opamp symmetrisch gevoed is, zullen de schakelpunt symmetrisch rond de 0 Volt liggen op

en

De hysteresis zal er alsvolgt uitzien, hierbij is M gelijk aan en T gelijk aan :

Hysteresis sharp curve.svg

Alternatieve schema's zijn mogelijk waar het ingangssignaal rechstreeks op aangelegd wordt, en waar vervangen wordt door een referentiespanning. Op deze manier kunnen ook Schmitt triggers gemaakt worden die niet symmetrisch zijn rond 0 V. Bemerk dan wel dat de uitgangskarakeristiek geïnverteerd wordt, daar de sturing gebeurt op V-

Hysteresis[bewerken]

Volgende afbeelding toont het verschil tussen een comparator met en zonder hysteresis functie. De bovenste grafiek geeft het ingangssignaal weer. Hierbij is de horizontale rode lijn het schakelpunt van de comparator en A de uitgang van de comparator schakeling (in dit geval is de negatieve saturatiespanning niet negatief, maar dat is geen strikte vereiste in se). De twee groene horizontale lijnen zijn de boven en ondergrenzen voor de Schmitt trigger (UTP en LTP) terwijl B de uitgang van de Schmitt trigger is. Het is duidelijk dat hier een aantal false positives weggefilterd zijn. Bemerk wel dat B in tijd na-ijlt ten opzichte van A, dit is te wijten aan het feit dat de UTP hoger ligt dan de comparator referentiespanning en het dus iets langer duurt om dit punt te bereiken, idem voor de LTP natuurlijk.

Smitt hysteresis graph.svg

In schemavorm wordt ook volgend symbool vaak gebruikt om aan te geven dat een Schmitt trigger gebruikt wordt:

Schmitt trigger symbol.svg

Opgaven[bewerken]

Opgaven:

  • Ontwerp een Schmitt Trigger die een blokgolf met amplitude van 3 Volt waar ruis op aanwezig is met een peak to peak amplitude van 1 Volt terug reconstrueert. Teken in- en uitgangssignaal.
Informatie afkomstig van http://nl.wikibooks.org Wikibooks NL.
Wikibooks NL is onderdeel van de wikimediafoundation.