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BJT 施密特触发器
接线图
2023年07月24日 18:12 279
admin
这篇文章探讨了经典的发射极耦合施密特触发器电路。施密特触发器是具有迟滞的比较器电路。当输入上升到高于上限阈值时，其输出摆动为高电平，而当输入下降到低于下限阈值时，其输出摆动为低电平。随之而来的迟滞消除了噪声（或微弱振荡）对输入信号的影响。
尽管独立施密特触发器通常由比较器构成，但基本施密特触发器可以使用分立元件来实现。让我们看看如何！
这是用双极结型晶体管实现的施密特触发器的基本电路。在现实世界中，模拟输入信号可能会随时间缓慢变化，因此高/低转换周期可能不够快。但此设置将充当具有迟滞的比较器，其设置输出高或低的阈值将由设计参数定义。 也就是说，在该电路的输入端施加一个能够使 Q1 饱和的电压，会将输出设置为 Vcc（高），而施加一个能够截止 Q1 的输入电压，会将输出降低到接近 0V 的电平（低）。
您现在可以使用下面列出的组件来试验上述电路。我将其作为“模拟”练习留给您！
R1 = 22KΩ
R2=1KΩ
R3=1KΩ
R4=22Ω
Q1 和 Q2 = 2N2222
此时需要记住以下几点：
当输入为高电平时：Q1 导通，Q2 截止，输出为高电平。
当输入为低电平时：Q1 关闭，Q2 开启，输出为低电平。
打开/关闭 Q1 的阈值取决于共发射极电阻器 R4 上的压降。换句话说，上阈值（开）和下阈值（关）之间的迟滞由 R4 压降差值定义。
另外，对于我们当中热心的学习者，我在下面提供了（希望）更易读的解释。
首先，假设输入接近 0V。此时Q1无基极电流，因此截止。但 Q2 通过导通且饱和的 R2 吸收基极电流（其集电极-发射极电压接近于零），因此输出电压接近 0V（低）。
接下来，想象输入电压开始增加。由于 Q1 的发射极电压由 Q2 中流动的电流保持固定，因此当输入电压达到高于该电压水平约 600mV 时，Q1 将吸收一些基极电流并开始导通。
当它这样做时，Q1 开始窃取 Q2 的基极电流，因此 Q2 开始关闭，因此其发射极电压开始下降。但这会提高 Q1 的基极-发射极电压，因此 Q1 导通速度更快。正反馈使电路进入 Q1 导通（并饱和）而 Q2 截止的状态。现在输出电压接近 Vcc（高）。
最后，猜测输入开始回落到零。 Q1 的发射极电压现在由其自身的发射极电流控制。当输入电压下降到高于该值约 600mV 时，Q1 将开始关闭，这使得 Q2 开始再次开启，将其自己的发射极电流添加到 Q1 的电流中，从而推动发射极电压向上。这迫使 Q1 更快地关断，正反馈再次将电路带入另一种状态，Q1 关断，Q2 导通，输出为低电平。
请注意，在施密特触发器中，“正”反馈信号以减小的幅度同相耦合到输入，从而增加输入信号的电平。而且，考虑到关键的设计约束，我们必须确保 Q1 中的电流小于 Q2 中的电流，否则设置将无法工作！ 就这些！让我用一个基于经典发射极耦合施密特触发器概念的实用电路来结束这篇文章。以下是一个简单的定时继电器??，您可以使用随处可见的少量分立组件（甚至在锈棕色垃圾箱中）组装它。
尽管独立施密特触发器通常由比较器构成，但基本施密特触发器可以使用分立元件来实现。让我们看看如何！这是用双极结型晶体管实现的施密特触发器的基本电路。在现实世界中，模拟输入信号可能会随时间缓慢变化，因此高/低转换周期可能不够快。但此设置将充当具有迟滞的比较器，其设置输出高或低的阈值将由设计参数定义。 也就是说，在该电路的输入端施加一个能够使 Q1 饱和的电压，会将输出设置为 Vcc（高），而施加一个能够截止 Q1 的输入电压，会将输出降低到接近 0V 的电平（低）。
您现在可以使用下面列出的组件来试验上述电路。我将其作为“模拟”练习留给您！
R1 = 22KΩ
R2=1KΩ
R3=1KΩ
R4=22Ω
Q1 和 Q2 = 2N2222
此时需要记住以下几点：
当输入为高电平时：Q1 导通，Q2 截止，输出为高电平。
当输入为低电平时：Q1 关闭，Q2 开启，输出为低电平。
打开/关闭 Q1 的阈值取决于共发射极电阻器 R4 上的压降。换句话说，上阈值（开）和下阈值（关）之间的迟滞由 R4 压降差值定义。
另外，对于我们当中热心的学习者，我在下面提供了（希望）更易读的解释。
首先，假设输入接近 0V。此时Q1无基极电流，因此截止。但 Q2 通过导通且饱和的 R2 吸收基极电流（其集电极-发射极电压接近于零），因此输出电压接近 0V（低）。
接下来，想象输入电压开始增加。由于 Q1 的发射极电压由 Q2 中流动的电流保持固定，因此当输入电压达到高于该电压水平约 600mV 时，Q1 将吸收一些基极电流并开始导通。
当它这样做时，Q1 开始窃取 Q2 的基极电流，因此 Q2 开始关闭，因此其发射极电压开始下降。但这会提高 Q1 的基极-发射极电压，因此 Q1 导通速度更快。正反馈使电路进入 Q1 导通（并饱和）而 Q2 截止的状态。现在输出电压接近 Vcc（高）。
最后，猜测输入开始回落到零。 Q1 的发射极电压现在由其自身的发射极电流控制。当输入电压下降到高于该值约 600mV 时，Q1 将开始关闭，这使得 Q2 开始再次开启，将其自己的发射极电流添加到 Q1 的电流中，从而推动发射极电压向上。这迫使 Q1 更快地关断，正反馈再次将电路带入另一种状态，Q1 关断，Q2 导通，输出为低电平。
请注意，在施密特触发器中，“正”反馈信号以减小的幅度同相耦合到输入，从而增加输入信号的电平。而且，考虑到关键的设计约束，我们必须确保 Q1 中的电流小于 Q2 中的电流，否则设置将无法工作！ 就这些！让我用一个基于经典发射极耦合施密特触发器概念的实用电路来结束这篇文章。以下是一个简单的定时继电器??，您可以使用随处可见的少量分立组件（甚至在锈棕色垃圾箱中）组装它。
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