Триггеры Шмитта. 
Системы автоматического управления высшей точности

Триггер Шмитта (ТШ) может быть сделан на основе компаратора [5—15]. Гистерезис достигается введением слабой положительной ОС, как показано на рис. 5.6. Глубина обратной связи определяется отношением резисторов. Величина порога также зависит от уровня выходных сигналов. Ранее было сказано, что на неинвертирующем входе усилителя нежелательно осуществлять суммирование сигналов. Поэтому в схеме рис. 5.6 можно рекомендовать использование только инвертирующего входа для сигнала. Так, если резистор R₄ считать отсутствующим (т.е. приравнять к бесконечности и не использовать второй вход), величина U_r = U_BblxR₃ / (Я₃ + R₅) определяет величину гистерезиса. Здесь Н_вых — величина выходного сигнала ОУ.

Также гистерезис может быть обеспечен применением двух компараторов и RS-триггера (с раздельными входами). Кроме того, существуют специальные микросхемы, реализующие эти функции.

В состав цифровых серий входят ТШ. Они служат для восстановления прямоугольной формы сигнала, исказившейся при передаче с длинной линии или по иным причинам. ТШ необходимо применять в тех случаях преобразования аналогового сигнала в импульсный, когда наличие дополнительного импульса во время нарастания или убывания сигнала недопустимо (например, если осуществляется счет количества импульсов при измерении частоты, фазы и т. д.).

Необходимо учитывать следующие особенности при использовании микросхем ТШ, представленные ниже.

• 1. Уровни срабатывания и отпускания определяются типом логики. Поэтому требуются меры для соответствующего смещения сигнала. Для однотипных элементов различных серий (например, К155ТЛ2 и К555ТЛ2) уровни срабатывания и отпускания могут отличаться так же, как отличаются быстродействие и входные сопротивления. Это в еще большей степени относится к разным типам логики, которые в принципе совместимы друг с другом, а именно ТТЛ и ТТЛШ (например, К155ТЛ2 и К531ТЛ2), поэтому схема смещения разрабатывается с учетом конкретного типа и серии элемента.
• 2. Значительная величина гистерезиса требует большого уровня сигнала. Если сигнал мал, его следует усилить, но так, чтобы возможные помехи не возросли до величины, соизмеримой с порогом гистерезиса.

Проблема правильного выбора величины гистерезиса проиллюстрирована на рис. 5.7 и 5.8. При этом триггер Шмитта смоделирован в программе VisSim путем введения небольшой положительной обратной связи в компаратор. В работе триггера Шмитта на рис. 5.7 гистерезис эффективно предотвращает множественные фронты, а при уменьшении порога срабатывания всего лишь в два раза, как показано на рис. 5.8, возникают ложные срабатывания по шумам.

Быстродействующие ЭСЛ-серии имеют в своем составе приемники с линии, содержащие четыре дифференциальных быстродействующих усилителя с коэффициентом усиления К = 6. Неиспользуемый вход следует присоединять через 50 Ом к внутреннему источнику опорного напряжения. Если первый каскад охватить ООС, а входной сигнал подавать через разделительный конденсатор и ограничительный резистор, то на инвертирующем входе установится необходимый средний уровень.

Для эффективной работы ОС коэффициент передачи охваченного ей каскада должен быть меньше, чем усиление разомкнутого каскада (Кос ^< 6). Последующие каскады можно включать без ОС. Более трех каскадов от одной микросхемы последовательно включить не удается из-за склонности к возбуждению. Усилитель-ограничитель с коэффициентом К = 50 на трех каскадах этих микросхем хорош для большинства практических задач. Подобный компаратор превосходит по быстродействию и другим показателям серийный ЭСЛ-компаратор К597СА1 и не требует дополнительных питающих напряжений.

Введение

положительной ОС превращает его в ТШ, поэтому мы не рекомендуем использование ЭСЛ-компаратора К597СА1.

Рис. 5.7. Результат моделирования триггера Шмитта при правильно выбранном гистерезисе для устранения множественных фронтов.

Рис. 5.8. Результат моделирования триггера Шмитта при неверно выбранном гистерезисе.