Schmitt trigger là một loại mạch điện tử có độ trễ, chủ yếu được sử dụng để chuyển đổi tín hiệu đầu vào phi tuyến tính thành tín hiệu đầu ra kỹ thuật số. Nó giúp làm sạch tín hiệu nhiễu, cân bằng dạng sóng và cung cấp đầu ra ổn định hơn.

Thuộc tính của một kích hoạt Schmitt

Hysterisis

Đặc điểm xác định của bộ kích hoạt Schmitt là hành vi trễ của nó. Nó có hai mức điện áp ngưỡng: một cho tín hiệu đầu vào tăng (ngưỡng trên) và một cho tín hiệu đầu vào giảm (ngưỡng dưới).

Độ trễ này ngăn chặn hiện tượng kích hoạt sai hoặc dao động xung quanh điểm chuyển tiếp của tín hiệu đầu vào, đảm bảo quá trình chuyển tiếp đầu ra ổn định.

Ngưỡng

Điện áp ngưỡng trên và dưới xác định phạm vi mà tín hiệu đầu vào phải vượt qua để kích hoạt sự thay đổi ở đầu ra.

Khi tín hiệu đầu vào tăng lên trên ngưỡng trên, đầu ra sẽ chuyển sang trạng thái cao.

Khi tín hiệu đầu vào giảm xuống dưới ngưỡng dưới, đầu ra sẽ chuyển sang trạng thái thấp.

Hoạt động của cò Schmitt

Nếu điện áp đầu vào thấp hơn ngưỡng dưới, đầu ra vẫn ở trạng thái thấp.

Khi điện áp đầu vào vượt quá ngưỡng trên, đầu ra sẽ chuyển sang trạng thái cao.

Đầu ra vẫn giữ nguyên trạng thái cao cho đến khi điện áp đầu vào giảm xuống dưới ngưỡng thấp hơn, khiến đầu ra chuyển trở lại trạng thái thấp.

Ứng dụng của Schmitt trigger

1. Chống nhiễu:  Bộ kích hoạt Schmitt có hiệu quả trong việc loại bỏ nhiễu và méo tín hiệu trong mạch kỹ thuật số, đảm bảo chuyển đổi rõ ràng hơn giữa các trạng thái logic bằng cách cung cấp khả năng chống nhiễu.
2. Xử lý tín hiệu:  Chúng được sử dụng để xử lý tín hiệu tương tự thành tín hiệu số hoặc dạng sóng vuông, hữu ích trong xử lý tín hiệu và ứng dụng cảm biến.
3. Chống dội:  Trong các hệ thống kỹ thuật số, bộ kích hoạt Schmitt giúp chống dội các công tắc hoặc tiếp điểm cơ học, đảm bảo chỉ xem xét các tín hiệu sạch và ổn định.

Cấu trúc mạch khác nhau của Schmitt trigger

Bộ kích hoạt Schmitt dựa trên Op amp

Làm thế nào để cấu hình op-amp thành bộ kích hoạt Schmitt? Các bước:

1. Kết nối đầu vào không đảo (+) của bộ khuếch đại hoạt động với đầu ra bằng R2.
2. Ngoài ra, hãy kết nối R1 từ chân không đảo ngược với điện áp tham chiếu (Vref, cũng có thể được kết nối với nguồn cung cấp giữa).
3. Kết nối đầu vào đảo ngược (-) của bộ khuếch đại hoạt động với điện áp đầu vào.
4. Tùy chọn, chúng ta có thể thêm tụ điện hoặc điốt để lọc hoặc kẹp nếu cần.

Hoạt động của opamp trong vòng phản hồi tích cực như sau:

1. Khi điện áp đầu vào (điện áp tại chân đảo ngược) thấp hơn điểm ngưỡng dưới (VLTP, được xác định bởi điện áp tại đầu vào không đảo ngược), đầu ra của op-amp sẽ ở điện áp cung cấp dương (VCC). Ngay khi đầu ra đi đến VCC, hãy chú ý ngưỡng thay đổi thành VUTP vì điểm ngưỡng (VU/LTP) phụ thuộc vào mức điện áp đầu ra.

2. Khi điện áp đầu vào vượt quá ngưỡng trên (cao hơn điện áp ở đầu vào không đảo ngược), đầu ra của bộ khuếch đại hoạt động sẽ chuyển sang điện áp cung cấp âm (VEE).

3. Đầu ra vẫn giữ nguyên trạng thái hiện tại cho đến khi điện áp đầu vào vượt qua ngưỡng khác theo hướng ngược lại, tạo ra hiện tượng trễ.

Schmitt-trigger dựa trên Transistor

Sử dụng bóng bán dẫn và các thành phần rời rạc khác để đạt được hiệu ứng trễ.

Bộ kích hoạt IC Schmitt có sẵn

Các bộ kích hoạt Schmitt dựa trên mạch tích hợp có sẵn trong nhiều gói IC khác nhau, cung cấp giải pháp thuận tiện để triển khai các bộ kích hoạt Schmitt trong mạch.

Phần kết luận

Bộ kích hoạt Schmitt là thành phần thiết yếu trong điện tử, đặc biệt là trong các hệ thống kỹ thuật số và mạch xử lý tín hiệu, do khả năng cung cấp khả năng chống nhiễu, ổn định tín hiệu đầu vào và chuyển đổi tín hiệu đầu vào phi tuyến tính thành đầu ra kỹ thuật số sạch với các chuyển đổi được xác định rõ ràng. Chúng linh hoạt và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực điện tử khác nhau, chẳng hạn như truyền thông, tự động hóa và xử lý tín hiệu.

‍