原视频:https://www.bilibili.com/video/BV1JG411j7BU/?vd_source=414837aa4622e81bd8d12b67784d6714
相关链接:【施密特触发器定义及原理详解】https://www.sunev.cn/hardware/546.html
前言
单片机读取I/O引脚电平的高低,需要经过一个施密特触发器,电压信号则会被转化为0或1存储在输入数据寄存器中。所以,施密特触发器可将模拟信号转化为高低电平(方波信号)。
虽然电压比较器也能实现模拟信号到高低电平的转换,但单片机的引脚不能接入电压比较器,原因在于,噪声使实际电压波形不再平滑,输入电压总是频繁地波动。当输入电压接近参考电压时,电压比较器就会频繁输出高低电平:
为解决电压波动问题,人们为电压比较器增加了外围电路,构成迟滞比较器,也即施密特触发器。
工作原理
施密特触发器有两个参考电压,分别为高参考电压Vr1和低参考电压Vr2。
输入电平Vi超过参考电平Vr1后,施密特触发器输出低电平,同时参考电平会自动略微下降一些到Vr2,(Vr2<Vr1),这样即使输入电平Vi存在一定的波动,只要Vi高于Vr2,
施密特触发器的输出电平就会维持在低电平状态,以此防止输入电平波动导致输出电平频繁跳变。
![](/i/l/?n=22&i=blog/3013758/202210/3013758-20221025194441260-820235323.png)
![](/i/l/?n=22&i=blog/3013758/202210/3013758-20221025194441346-821721882.png)
最开始,输入电压等于0V,而V+ > V-,所以最开始输出的是高电平,几乎等于VCC(5V)。
此时,R3可看作与R1并联,然后再和R2串联。根据串联分压原理,此时的参考电压(高参考电压)为:
只有当输入电压高于2.6V时,输出电压才会翻转为低电平。
当输出电平翻转为低电平后,比较器的输出为0V,此时R3与R2并联,根据串联分压原理,此时的参考电压(低参考电压)为:
只有当输入电压小于2.4V时,输出电压才会翻转为高电平。
本质上,施密特触发器也只有一个参考电压,只不过其在不同时刻有不同的值。
噪声的存在使输入电压有较小的波动,但是参考电压的波动幅度比噪声的幅度大得多,这样就能消除电压噪声给比较器带来的频繁波动了。
若想防止输出跳变可以给输入增加一个电容滤掉高频杂波即可。
但由于电容的存在会导致响应迟滞,而且电容参数需要根据杂波特征调整否则可能达不到效果(比如容值太小对较低频噪声的抗性不好)。这么一想施密特触发器确实要合适得多,泛用而且简洁,非常巧妙的设计。
电容的终极问题就是没法完全和即时的消除杂波,因为不可能做一个无限级的滤波来消噪。现实中的电容无论如何都只能是因果滤波器。它的输出必然是有迟滞的。
标签:触发器,参考,施密特,Schmitt,低电平,电平,Trigger,电压 From: https://www.cnblogs.com/steven913/p/16825774.html