Schmitt يدور في الإلكترونيات الحديثة: فهم دورهم وقدراتهم
يعد Schmitt Trigger مكونًا إلكترونيًا رئيسيًا ، تم تقديمه لأول مرة بواسطة Otto H. Schmitt في عام 1937 باعتباره "مشغل حراري".تم تسهيلها في المقام الأول من خلال عملية تعرف باسم التباطؤ ، والتي تتميز بآلية العتبة المزدوجة لتحويل الإشارة.يتم تجسيد مشغل Schmitt بشكل أكبر من خلال النوعين الرئيسيين له: مشغلات Schmitt المقلوبة وغير المقلوبة ، كل ما يخدم احتياجات تشغيلية مميزة.تناقش هذه المقالة في الأعمال المعقدة ، وتطبيقات مشغلات Schmitt ، وتحليل آلياتها التشغيلية ، وحسابات العتبة ، والآثار العملية في التصميم الإلكتروني الحديث ، وخاصة تسليط الضوء على تأثير CMOs في تعزيز الأداء في التطبيقات منخفضة الطاقة ودورها عبر مختلف التكنولوجياالمجالات.
كتالوج
الشكل 1: رمز مشغل شميت
دور التباطؤ في مشغلات Schmitt
تحوّل Schmitt إشارات تمثيلية غير مستقرة إلى مخرجات رقمية مستقرة.يتم تحقيق هذا التحويل من خلال عملية فريدة تسمى التباطؤ ، والتي يتم تسهيلها من خلال ردود الفعل الإيجابية.يقدم التباطؤ اثنين من الفولتية العتبة المتميزة للانتقال بين حالات الإخراج: واحدة لإشارات المدخلات الارتفاع والآخر لتساقط.تضمن هذه الآلية أنه بمجرد أن تتغير حالة الإخراج ، تظل مستقرة حتى يعبر جهد المدخلات عتبة مختلفة ، على وجه التحديد.يزيل نظام العتبة المزدوجة هذا مشكلة ضوضاء الإشارة أو الثرثرة بالقرب من مستوى العتبة ، مما يؤدي إلى معالجة الإشارات الرقمية الأكثر موثوقية.أنها تبسط تصميم الدوائر للإشارات الرقمية وتعزيز أداء وموثوقية الأنظمة التي تعمل في بيئات صاخبة.تعد مشغلات Schmitt أساسية في العديد من التطبيقات ، بدءًا من تكييف الإشارات البسيطة في الإلكترونيات الاستهلاكية إلى أنظمة الاتصالات الرقمية المعقدة.
الشكل 2: التباطؤ من مشغل Schmitt
خصائص شميت الزناد
• وظائف قابلة للضرب
يمكن أن تحافظ مشغلات Schmitt على واحدة من حالتين إخراجين محتملين حتى تعبر إشارة الدخل عتبة محددة.تحدد هذه العتبات ، المعروفة باسم العتبات العلوية (V_U) والسفلية (V_L) ، الشروط التي تتغير بموجبها حالة الإخراج.
• التباطؤ والتعليقات الإيجابية
جوهر تشغيل Schmitt هو التباطؤ ، تمكين من خلال التغذية المرتدة الإيجابية داخل الدائرة.يخلق التباطؤ نطاقًا بين V_U و V_L حيث تظل حالة الإخراج دون تغيير حتى يتجاوز الإدخال العتبة المعاكسة.يضمن هذا التصميم أن تقلبات المدخلات البسيطة ، التي تسببها الضوضاء الكهربائية أو الاضطرابات العابرة غالبًا ، لا تسبب تغييرات غير مرغوب فيها في الإخراج.يمنع هذا الاستقرار تبديل الحالة السريعة والأخطاء في الدوائر الرقمية ، مما يجعل Schmitt مثالية لتطبيقات حساسية التوقيت.
الشكل 3: تأثير الضوضاء على إشارة الإدخال والإخراج
• عتبات متماثلة وغير متماثلة
يمكن تصميم مشغلات Schmitt إما بمستويات عتبة متماثلة أو غير متماثلة ، مما يوفر مرونة لتطبيقات محددة.يتم استخدام العتبات المتماثلة حيث تكون هناك حاجة إلى دقة متساوية خلال كل من الحواف الصاعدة والسقوط للإشارة.تعد العتبات غير المتماثلة مفيدة في السيناريوهات حيث تكون هناك حاجة إلى سلوكيات مختلفة بناءً على اتجاه تغيير إشارة الإدخال ، كما هو الحال في مكيفات نبض أو دوائر معينة.
نقطة الزناد العلوية والسفلية من مشغل Schmitt
الشكل 4: نقطة الزناد العلوية والسفلية
في دائرة مشغل Schmitt باستخدام OP-AMP 741 ، يعني UTP نقطة الزناد العلوية ، و LTP تعني نقطة الزناد السفلية.إذا كان المدخلات يتجاوز العتبة العلوية (UTP) ، فإن الإخراج ينخفض.وإذا انخفض المدخلات أسفل العتبة السفلية (LTP) ، يصبح المخرج مرتفعًا.عندما ينخفض المدخلات بين هذه العتبات ، يبقى الإخراج دون تغيير.
على سبيل المثال ، يتم حساب جهد التباطؤ (التباطؤ V) على أنه UTP ناقص LTP.
نقطة العتبة العلوية (UTP) ونقطة العتبة السفلية (LTP) هي حيث تتم مقارنة إشارة الدخل.لذلك ، يتم تحديد قيم UTP و LTP بواسطة الصيغ التالية:
عند مقارنة مستويين ، يمكن أن يحدث التذبذب أو عدم الاستقرار عند العتبة.التباطؤ يلغي هذه القضية من خلال منع مثل هذا التذبذب.على عكس المقارنة القياسية التي تستخدم جهد مرجعي واحد ، يستخدم مشغل Schmitt فولتيين مرجعيين مختلفين ، يُعرف باسم UTP و LTP.
بالنسبة لدائرة مشغل Schmitt باستخدام OP-AMP 741 ، يمكن حساب قيم UTP و LTP مع المعادلات التالية.
كيف يعمل Schmitt Trigger؟
الشكل 5: دائرة مشغل شميت
يستخدم مشغل Schmitt ردود فعل إيجابية ، حيث يتم تغذية جزء من الإخراج مرة أخرى في المدخلات.حلقة التغذية المرتدة هذه مطلوبة لأنها تتيح للدائرة الحفاظ على حالة إخراج مستقرة حتى في وجود تقلبات الجهد أو الضوضاء.تمنع هذه العملية المستقرة المخرجات الخاطئة في منطقة تعرف باسم "المنطقة الميتة" ، حيث يمكن أن تسبب إشارات الإدخال عدم الاستقرار.
يعتمد مشغل Schmitt على التفاعل بين جهد الإدخال والجهد المرجعي ومقاوم التغذية المرتدة.عندما يرتفع جهد الإدخال ويسقط ، يعبر عتبات محددة تؤدي إلى استجابة الدائرة.العتبة السفلية ، عند عبورها ، يغير حالة الإخراج.تظل هذه الحالة حتى تصل المدخلات إلى العتبة العليا ، وعند هذه النقطة ، ينقلب المخرج إلى حالته الأصلية.
تتيح آلية العتبة المزدوجة هذه مشغل Schmitt إنتاج انتقال مستقر بين حالات الإخراج ، مما يقلل من خطر الأخطاء الناجمة عن الضوضاء.بمجرد أن تتسبب إشارة الدخل في حدوث تغيير في الحالة ، فإن المدخلات المهمة والمعاكسة فقط ستعكس هذه الحالة ، مما يمنع الناتج الشائع في المقارنات التقليدية.هذا يجعل Schmitt يثير موثوقًا كبيرًا بالتطبيقات التي تتطلب سلامة الإشارة واستقرارها ، مثل تكييف الإشارة ، ودوائر التبديل ، ودوائر توليد النبض.
يتضمن تعزيز تصميم Schmitt Trigger تحسين مقاوم التعليقات وتعديل العتبات وفقًا لتلبية الاحتياجات التشغيلية المحددة.تضمن هذه التحسينات أن يفي مشغل Schmitt ويتجاوز توقعات الأداء في تطبيقات المخاطر العالية.
الشكل 6: عمل شميت العمل
أنواع مشغلات schmitt
إنها تأتي في نوعين رئيسيين بناءً على العلاقة بين إشارات المدخلات والإخراج الخاصة بهم: مشغلات Schmitt غير المقيدة ومحفزات Schmitt.
انقلب شميت الزناد
الشكل 7: انتقاد مشغل شميت
يقوم Trigger Schmitt المقلوب بإخراج إشارة عكس الإدخال.عندما تنخفض إشارة الدخل إلى أسفل عتبة أقل محددة ، يرتفع الإخراج.وعندما يتجاوز الإدخال العتبة العليا ، يتحول الإخراج إلى منخفض.يتم تحقيق هذا الانعكاس من خلال مقاوم التعليقات الذي يخلق حلقة التباطؤ ، مما يؤدي إلى استقرار انتقالات الإخراج حتى مع الإدخال السريع المتغير.
إليك كيف تعمل:
يتم حساب الجهد الجهد (VT) مع الصيغة ،
إذا كان الإخراج (الخامسخارج) في التشبع الإيجابي (+Vقعد) ، ثم VT إيجابية.إذا كان Vout في التشبع السلبي (-Vقعد) ، ثم VT سلبية.
هناك نقطتان عتبة:
• العتبة العلوية (VUT): عندما يكون الإخراج +Vقعد
• الحد الأدنى (VLT): عندما يكون الإخراج -Vقعد
إليك كيفية تصرف الدائرة:
• عند جهد الإدخال (Vفي) أكبر من VT ، الإخراج (Vس) يذهب إلى -Vقعد.
• عندما يكون VIN أقل من VT ، Vس يذهب إلى +Vقعد.
عندما يكون جهد الإدخال (VIN) أقل من العتبة العليا (VUT) ، يبقى الإخراج عند التشبع الإيجابي (+Vقعد).بمجرد أن يتجاوز جهد الإدخال العتبة العليا (VUT) ، ينقلب الخرج إلى التشبع السلبي (–Vقعد).يبقى المخرجات في هذه الحالة حتى ينخفض جهد الإدخال تحت العتبة السفلية (VLT) ، وعندها ينتقل الإخراج إلى التشبع الموجب (+Vقعد).
لذلك ، يتغير الإخراج فقط عندما يعبر جهد الإدخال إما العتبة العلوية أو السفلية (VUT و VLT).بين هاتين العتبة ، يظل الإخراج مستقرًا في +vsat أو –vsat ، بغض النظر عن التغييرات في جهد الإدخال.يُعرف هذا النطاق باسم "Band Dead" أو "عرض التباطؤ" (H).
الشكل 8: أشكال الموجة والمخرجات الإدخال والإخراج
الشكل 9: شكل مشغل Schmitt
تشكل خصائص نقل مشغل Schmitt شكل مستطيل على الرسم البياني.يسمى هذا المستطيل حلقة التباطؤ.يوضح أن الإخراج يبقى كما هو حتى يعبر جهد الإدخال أحد مستويات العتبة.علاوة على ذلك ، تُعرف حلقة التباطؤ أيضًا باسم "النطاق الميت" أو "المنطقة الميتة" لأن الإخراج لا يتغير استجابة لإشارة الدخل ضمن هذا النطاق.
يتم حساب عرض حلقة التباطؤ (H) على النحو التالي:
هذا يعني أن عرض حلقة التباطؤ هو ضعف الجهد المثير (VT).
تطبيقات عكس شميت محفزات
تستخدم مشغلات Schmitt على نطاق واسع في تشكيل الموجة ، وتحويل المدخلات التناظرية المتقلبة إلى إشارات رقمية مستقرة.إنها جيدة في أنظمة تعديل عرض النبض (PWM) ودوائر المذبذب ، حيث تضمن عتبات الإشارة المتسقة الموثوقية التشغيلية.وقدرتها على عكس الإشارات تجعلها مناسبة للدوائر التي تتطلب حالات منطقية عكسية ، مثل بعض الضوابط الآلية ودوائر التوقيت.
مزايا عكس شميت محفزات
تتمثل الفائدة الرئيسية في عكس مشغلات Schmitt في مرونتها في معالجة إشارات حيث يكون الإخراج المقلوب مفيدًا.تتيح هذه الميزة المصممين إنشاء تصميمات دوائر مبتكرة ، خاصة في التطبيقات الرقمية والتوقيت المعقدة حيث تتطلب معالجة الإشارات الدقيقة.
الزناد شميت غير المقيد
تحافظ مشغلات Schmitt غير المقيدة على نفس القطبية بين إشارات المدخلات والإخراج.يتم إنتاج الناتج العالي عندما يتجاوز الإدخال العتبة العلوية ، ويتحول الإخراج إلى انخفاض عندما ينخفض المدخلات أسفل العتبة السفلية.على غرار المشغلات المقلوبة ، تستخدم المشغلات غير المقيدة آلية التغذية المرتدة لتحقيق الاستقرار في الإخراج ، مما يضمن أداء موثوق به على الرغم من اختلافات المدخلات.
إليك كيف تعمل:
تتم مقارنة الجهد في المحطة غير المقيدة (V+) مع الجهد في محطة المقلوب (V-) ، والتي يتم تعيينها على (= 0V)
هناك شرطان للنظر في:
• عندما v+> v- جهد الإخراج VO =+Vقعد
• متى
الخامس+
كلا من جهد الإدخال (Vفي) وجهد الخرج (Vس) تؤثر على الجهد في المحطة غير المقيدة (V+).باستخدام نظرية التراكب ، يمكننا أن نجد v+.
عندما vس على أساس:
عندما vفي على أساس:
الجهد الكلي في V+ يكون
نقاط التشغيل:
تشبع إيجابي
• عندما vس IS +V.قعد، يتحول الإخراج إلى +vقعد عندما v+ يعبر 0V.
• عند نقطة التبديل ، الخامسفي= VT و V+ = 0V.
باستخدام المعادلة لـ V.+:
حل VT:
هذه هي نقطة العتبة السفلية (VLT).
تشبع سلبي
• عندما يكون Vo -Vقعد، يتحول الإخراج إلى –Vقعد عندما v+ يعبر 0V.
• عند نقطة التبديل ، الخامسفي = VT و V+ = 0V.
باستخدام المعادلة لـ V.+:
حل VT:
هذه هي نقطة العتبة العليا (VUT).
عرض التباطؤ (H) هو الفرق بين نقاط العتبة العلوية والسفلية:
يوضح هذا عرض حلقة التباطؤ ، مما يشير إلى نطاق جهد الإدخال حيث لا يتغير المخرجات.
الشكل 10: أشكال موجة وموجات الإخراج غير المهملة وشكل مشغل Schmitt
تطبيقات محفزات Schmitt غير المقيدة
تستخدم مشغلات SCHMITT غير المقيدة في المقام الأول في تكييف الإشارة لتصفية الضوضاء من إشارات الإدخال ، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب مخرجات رقمية نظيفة من المدخلات التناظرية الصاخبة.كما أنها بحاجة إلى توليد موجات مربعة من مدخلات الجيوب الأنفية وفي دوائر التنسيق للمفاتيح الميكانيكية ، مما يوفر تنشيطات مستقرة وموثوقة.
مزايا مشغلات شميت غير المقيدة
تتمثل الميزة الرئيسية لمشغلات Schmitt غير المقيدة في معالجة الإشارات المباشرة ، ومواءمة حالات الإخراج بشكل وثيق مع الإدخال وتقليل الأخطاء الناجمة عن الضوضاء.هذه البساطة ، إلى جانب مستويات العتبة القابلة للتعديل ، تجعل المشغلات غير المقيدة مناسبة لمجموعة واسعة من الإلكترونيات ، من الأجهزة الاستهلاكية الأساسية إلى الأنظمة الصناعية المتقدمة.
TRIGGER SCHMITT باستخدام IC 555
الشكل 11: مشغل Schmitt باستخدام 555 IC
يمكن تجميع هذه الدائرة باستخدام المكونات الإلكترونية الأساسية مع IC555.يتم توصيل المسامير 4 و 8 من IC555 بإمداد VCC ، بينما يتم اختصار الدبابيس 2 و 6 معًا ، وتلقي المدخلات من خلال مكثف.
يمكن تزويد نقطة الاتصال الشائعة لهاتين المسامير بجهد تحيز خارجي باستخدام مقسم للجهد مكون من مقاومتين ، R1 و R2.يحافظ المخرج على حالته عندما يكون الإدخال بين قيمتي العتبة ، والمعروفة باسم التباطؤ ، مما يسمح للدائرة بالعمل كعنصر ذاكرة.
يتم تعيين العتبات في ثلثي VCC و ثلث VCC.يعمل المقارنة العلوية في ثلثي VCC ، بينما أقل المقارنة تعمل في ثلث VCC.تتم مقارنة جهد المدخلات بهذه عتبات باستخدام مقارنة منفصلة ، ثم قم بإعداد أو إعادة ضبط Flip-Flop (FF).اعتمادًا على نتيجة المقارنة ، يتحول الإخراج إلى حالة عالية أو منخفضة.
شميت الزناد باستخدام الترانزستورات
الشكل 12: مشغل شميت باستخدام الترانزستورات
يمكن تجميعها مع المكونات الإلكترونية الأساسية ، مع اثنين من الترانزستورات لهذه الدائرة.عند جهد الإدخال (Vفي) هو 0 فولت ، لا يدير الترانزستور T1 ، في حين أن الترانزستور T2 لا ، بسبب الجهد المرجعي (Vالمرجع) مع الجهد 1.98.في العقدة B ، تعمل الدائرة كقسم للجهد ، ويمكن حساب الجهد باستخدام التعبيرات التالية:
الجهد الموصل للترانزستور T2 منخفض ، مع محطة باعث عند 0.7 فولت ، وهو أقل من محطة الأساس عند 1.28 V.
عندما يزداد جهد المدخلات ، يبدأ الترانزستور T1 في إجراء ، مما تسبب في انخفاض الجهد الطرفي الأساسي للترانزستور T2.عندما يتوقف الترانزستور T2 عن إجراء ، يزداد جهد الخرج.
مع انخفاض جهد المدخلات في محطة قاعدة الترانزستور T1 ، ينقلب T1 لأن الجهد الطرفي الأساسي الخاص به يتجاوز 0.7 فولت. هذا يحدث عندما يتناقص تيار الباعث ، مما يتسبب في دخول الترانزستور إلى الوضع النشط.نتيجة لذلك ، يرتفع المجمع والفولتية الطرفية الأساسية لـ T2 ، مما يسمح لتيار صغير من خلال T2 ، مما يقلل من جهد الباعث ويوقف T1.
لكي تنشيط T1 ، يحتاج جهد المدخلات إلى الانخفاض إلى 1.3 فولت.وبالتالي ، فإن الفولتية العتبة هي 1.9 فولت و 1.3 فولت.
مذبذبات بسيطة وتبديل debusting باستخدام مشغلات Schmitt
الشكل 13: مذبذب شميت الزناد
مذبذبات بسيطة
يمكن أن تكون مشغلات Schmitt بمثابة مذبذبات بسيطة ، على غرار مؤقت 555 ، بسبب مستويات العتبة المزدوجة.أنها تولد بشكل مستقل إشارات دورية مطلوبة لنبضات الساعة المتسقة أو مراجع التوقيت.تعتمد عملية التذبذب على الشحن المتوقع للمكثفات وتفريغها من خلال هذه العتبات.وهذا يجعل Schmitt يطلق مثاليًا لمهام التوقيت والتوليد الموجي المختلفة في كل من الإلكترونيات الاستهلاكية والأنظمة الصناعية.
الشكل 14: شميت الزناد
تبديل debouncing
مطلوب مشغلات Schmitt في مفاتيح Debusting.غالبًا ما تنتج المفاتيح الميكانيكية إشارات صاخبة بسبب خصائصها الفيزيائية ، مثل المرونة أو النابض ، مما يؤدي إلى انتقالات إشارة متعددة غير مقصودة.من خلال إقران مشغلات Schmitt مع دائرة مقاوم المكثف (RC) ، يتم تنظيف هذه الضوضاء ، مما يضمن أن كل مكبس التبديل ينشئ نبضة واحدة نظيفة.يعمل هذا الإعداد على تحسين موثوقية وأداء الدوائر الإلكترونية ، وخاصة في أجهزة المستهلكين والضوابط الصناعية حيث تكون هناك حاجة إلى إجراءات مدخلات دقيقة.
الفروق بين مشغلات Schmitt والمقارنة
|
وجه |
مشغلات شميت |
المقارنات القياسية |
|
العملية الأساسية |
المقارنة مع التباطؤ باستخدام إيجابية تعليق |
دائرة OP-AMP مع اثنين من إشارات الإدخال |
|
انتقالات الإخراج |
مستقر وموثوق بسبب التباطؤ |
عالية أو منخفضة بناء على إشارة الدخل |
|
استجابة لتقلبات الإدخال |
التغييرات في عتبات جهد المدخلات المحددة |
التبديل السريع مع تقلبات المدخلات البسيطة |
|
التطبيقات |
يحول أي شكل موجة إلى شكل موجة مربعة |
كاشف عبور الصفر ، كاشف النوافذ |
|
تعديل الحساسية |
عرض التباطؤ في صقل |
يتطلب دوائر خارجية إضافية |
|
مستويات العتبة |
عتبات (VUT) العلوية (VLT) |
محددة في 0V أو VREF (الجهد المرجعي) |
|
التباطؤ |
الحاضر ، VH = VUT - VLT |
غير موجود ، جهد التباطؤ هو الصفر |
|
الجهد المرجعي الخارجي |
غير مطلوب |
يجب تطبيقها |
|
تعليق |
يستخدم ردود فعل إيجابية |
افتح تكوين الحلقة ، لا حلقة ملاحظات |
|
المزايا |
مخرجات متسقة مقاومة للضوضاء |
أبسط وأقل استقرارًا بدون مكونات إضافية |
الفروق بين مشغلات Schmitt والمخازن المؤقتة
|
وجه |
شميت الزناد |
المخازن المؤقتة |
|
العملية الأساسية |
يحول الإشارات التناظرية إلى الرقمية تنظيف إشارات صاخبة. |
تضخيم إشارة الدخل لدفع أكبر الأحمال دون تغيير حالتها المنطقية. |
|
انتقالات الإخراج |
التحولات الحادة بسبب التباطؤ ، والتي يسمح بالتبديل النهائي. |
التحولات الحادة المباشرة التي تكرر حالة منطق الإدخال. |
|
استجابة لتقلبات الإدخال |
استجابةيستقر المخرجات ضد الموجز ، تقلبات غير ذات صلة بسبب التباطؤ. |
أقل استجابةينقل مباشرة أي التقلبات إلى الإخراج. |
|
التطبيقات |
تستخدم في تكييف الإشارة والمثالية في البيئات ذات الضوضاء الكهربائية |
تستخدم في الدوائر الرقمية لضمان الإشارة النزاهة عبر مسافات أطول أو دوائر الحمل الأعلى. |
|
تعديل الحساسية |
قابل للتعديل عبر عرض التباطؤ ؛يمكن أن يكون ضبط لمستويات الضوضاء المختلفة. |
عادةً ما يكون ثابتًا ، استنادًا إلى تصميم المخزن المؤقت ولا يمكن ضبطها. |
|
مستويات العتبة |
يتميز بمستويين عتبة للتبديل ، مما يساعد في مناعة الضوضاء. |
مستوى عتبة واحد يطابق منطق الإدخال مستويات. |
|
التباطؤ |
نعم ، يحتوي على التباطؤ الذي يساعد في استقرار المدخلات صاخبة. |
لا ، يفتقر إلى التباطؤ ، مما يجعلها أقل فعالة ضد الضوضاء. |
|
الجهد المرجعي الخارجي |
يمكن تطبيقها لتعيين التبديل عتبات. |
لا ينطبقتعمل على أساس المدخلات الجهد مباشرة. |
|
تعليق |
التعليقات الإيجابية جيدة لإنشاء تأثير التباطؤ. |
لا توجد آلية ردود الفعل المعنية ؛يعمل ك مضخم إشارة بسيط. |
|
المزايا |
ممتاز للبيئات صاخبة ؛يقلل الإشارة الثرثرة والتشغيل الخاطئ. |
تصميم بسيط وتكلفة منخفضة وفعالة في الحفاظ على سعة الإشارة دون تدهور. |
CMOS Schmitt الزناد
الشكل 15: مشغل CMOS Schmitt
تعمل تقنية CMOS على تحسين مشغلات Schmitt بشكل كبير من خلال تمكينها من العمل في مستويات الطاقة المنخفضة.هذا التحسن مطلوب للأجهزة المحمولة التي تعمل بالبطارية والمحمولة حيث تكون كفاءة الطاقة في الحاجة.يستفيد استخدام تقنية أكسيد الأكسدة المعدنية (CMOS) التكميلية في مشغلات Schmitt من استهلاك الطاقة الثابتة لمكونات CMOS.
يتيح دمج تقنية CMOS مشغلات SCHMITT أن تجذب طاقة أقل وتقليل توليد الحرارة أثناء التشغيل ، وتعزيز الموثوقية والمتانة.هذا أمر جيد للأجهزة التي تحتاج إلى عمر تشغيلي طويل والحد الأدنى من الصيانة.تستفيد مشغلات SCHMITT المستندة إلى CMOS أيضًا من قابلية التوسع في التكنولوجيا وتوافقها مع عمليات أشباه الموصلات الحديثة الأخرى.هذا يجعلها قابلة للتطبيق على نطاق واسع في البيئات الرقمية والمختلطة.
تجمع مشغلات CMOS Schmitt بين وظائف منطق العتبة التقليدية مع تقنية أشباه الموصلات المتطورة منخفضة الطاقة ، مما يجعلها مثالية للتطبيقات الإلكترونية المتطورة.تتراوح هذه التطبيقات من الأنظمة المدمجة في الإعدادات للسيارات والصناعية إلى الإلكترونيات الاستهلاكية التي تتطلب كفاءة عالية وتصميم مضغوط.يعزز الاستخدام الاستراتيجي لتكنولوجيا CMOS الفوائد الجوهرية لـ Schmitt ، مع التأكيد على دورها المتطور في التصميم الإلكتروني المعاصر.
تأثير شميت تأثير على أجهزة الاستشعار
تقنية Schmitt Trigger ، التي تقلل من الضوضاء وتنتج إشارات ثابتة ، مطلوبة في الإلكترونيات الحديثة لأنها تعمل على تحسين دقة الاستشعار وموثوقيتها.يتم استخدامه في درجة الحرارة والصوت والضوء لتصفية الإشارات غير المرغوب فيها وتقليل القراءات الخاطئة.من خلال تعيين العتبات اليمنى وتجاهل اختلافات المدخلات الصغيرة حتى يتم عبور عتبة كبيرة ، تعمل هذه الطريقة على تحسين أداء المستشعر مع القضاء على الضوضاء.
تدير Schmitt تفعيل تنشيط المستشعر ، وتشغيلها أو إيقافها بناءً على ظروف محددة ، وتوفير القوة وتوسيع عمر المستشعر.إنها تزيد من نطاق قياس المستشعر عن طريق ضبط عتبات الإشارات المختلفة ، مما يتيح قياسات دقيقة في بيئات مختلفة.يتضمن إعداد مشغلات Schmitt اختيار العتبات المناسبة ، وبمجرد تعيينها ، تعمل تلقائيًا ، مما يوفر قراءات ثابتة ودقيقة دون تعديل ثابت.تعمل Schmitt على تحسين أنظمة المستشعرات ، مما يجعلها دقيقة وموثوقة ، ومفيدة لأي شخص يقوم بتصميم واستخدام أجهزة الاستشعار في الإلكترونيات الحديثة.
مزايا وعيوب مشغلات شميت
الأداء المعزز مع مناعة الضوضاء الفائقة
تعد مشغلات Schmitt مفيدة لتحسين الدوائر الإلكترونية الحديثة بسبب مناعة الضوضاء الممتازة.يقومون بتصفية الإشارات والضوضاء غير ذات الصلة ، مما يضمن أن الإخراج يظل مستقرًا وواضحًا.هذه الموثوقية هي الحاجة في التطبيقات الدقيقة ، ومنع الأخطاء وعدم اليقين التشغيلي الناجم عن الضوضاء.تساعد Schmitt قدرة على الحفاظ على الإخراج المتسق في ظل ظروف مختلفة تساعد على تجنب التشغيل الخاطئ.
التنوع في الأنظمة الإلكترونية
إن براعة Schmitt التي تعمل على تشغيلها تجعلها تستخدم على نطاق واسع عبر أنظمة إلكترونية مختلفة.يتم توظيفها في أدوار تتراوح من توليد تذبذبات دقيقة في دوائر التوقيت إلى إعادة تصوير المدخلات في المفاتيح الميكانيكية.هذه المرونة تجعلها مكونًا رئيسيًا في التصميم الإلكتروني ، قابل للتكيف مع مجموعة واسعة من الوظائف.
تحديات التصميم وتعقيد المعايرة
ومع ذلك ، فإن مشغلات Schmitt تقدم أيضًا تحديات في التصميم.يتطلب تعيين العتبات الصحيحة لتحولات الإشارة معايرة دقيقة لمنحنى التباطؤ.يجب على المهندسين ضبط هذه العتبات بعناية لموازنة الاستجابة مع الاستقرار ، والتي يمكن أن تعقد تصميم الدائرة.يستلزم تحقيق الأداء الأمثل ضبطًا دقيقًا ، مما يضيف التعقيد إلى الأنظمة الإلكترونية.
استهلاك الطاقة الأعلى
عادةً ما تستهلك مشغلات Schmitt قوة أكثر من المقارنات الأساسية بسبب المكونات الإضافية اللازمة للتباطير ، مثل مقاومات التغذية الراجعة.يمكن أن يكون هذا الطلب الأعلى للطاقة عيبًا في تطبيقات حساسة للطاقة حيث تكون الكفاءة مطلوبة.
تطبيقات Schmitt محفزات
تتوفر مشغلات Schmitt على نطاق واسع بأشكال وحزم مختلفة لتلبية الاحتياجات الصناعية والتجارية المتنوعة.في سوق المكونات الإلكترونية ، غالبًا ما يتم دمجها داخل أجهزة مثل المخازن المؤقتة أو المحولات.ومع ذلك ، لا تستخدم كل هذه الأجهزة تقنية Trigger Schmitt.على سبيل المثال ، يتضمن العاكس السداسي 74HC04 مدخلات مشغل Schmitt ، مما يجعلها فعالة في الظروف الصاخبة.وبالمثل ، تتميز 4081 رباعية وبوابة بمدخلات مشغل Schmitt ، مما يعزز سلامة الإشارة.
تتوفر مشغلات Schmitt في كل من نماذج DIP (الحزمة المزدوجة في الخط) و SMD (جهاز تثبيت السطح) ، والتي تلبي احتياجات طرق التجميع المختلفة ومتطلبات التصميم.يعتمد اختيار الحزمة الصحيحة على الاحتياجات المحددة للتطبيق ، مثل قيود المساحة وتفضيلات التصنيع.
تعد مشغلات Schmitt مناسبة لمجموعة واسعة من المشاريع ، من الإلكترونيات DIY البسيطة إلى الأنظمة الصناعية المتقدمة.أنها تعزز سلامة الإشارة وتحسين أداء الدائرة الإلكترونية ، مما يجعلها بحاجة إلى كل من المخزونات الإلكترونيات الهوائية والمهنية.
خاتمة
يعد Schmitt Trigger جزءًا بارزًا من التصميم الإلكتروني ، حيث يوفر الدقة والموثوقية والتنوع لمجموعة متنوعة من الأغراض.يساعد في تقليل ضوضاء الإشارة وهو جزء أساسي من تقنية CMOs الموفرة للطاقة.في حين أن تصميم ومعايرة مشغلات schmitt يمكن أن يكون معقدًا ، فإن فوائدها في الحد من الضوضاء واستقرارها ممتازة.يتم استخدامها في العديد من المناطق ، من تكييف إشارة المستشعر إلى الدوائر الرقمية المتقدمة ، مما يدل على أهميتها الدائمة والمرونة في التكنولوجيا المتطورة.يبرز فهم تاريخهم وجوانبهم التقنية والاستخدامات العملية الأهمية المستمرة لمشغلات Schmitt ودورها في الابتكارات الإلكترونية المستقبلية.
الأسئلة المتداولة [الأسئلة الشائعة]
1. ماذا يفعل الزناد schmitt؟
مشغل Schmitt هو دائرة إلكترونية تعمل ككاشف ومحول مستوى جهد الجهد.إنه يعمل على تحويل إشارات الإدخال المختلفة إلى إشارات إخراج رقمية مستقرة.السمة الأساسية لمشغل Schmitt هي التباطؤ ، وهي ميزة تتضمن مستويين مختلفين من الجهد العتبة: أحدهما للانتقال من منخفض إلى أعلى (العتبة العلوية) والآخر للانتقال من ارتفاع إلى منخفض (العتبة السفلية).يساعد هذا الإجراء المزدوج العتبة على التخلص من الضوضاء ويوفر انتقالات نظيفة وحادة ، وهو أمر مفيد لتثبيت الإشارات التي قد تكون صاخبة أو لديها سعة متقلبة.
2. لماذا نستخدم Schmitt Trigger بدلاً من المقارنة؟
في حين يتم استخدام كل من مشغلات Schmitt والمقارنات لمقارنة مستويات الجهد ، فإن مشغلات Schmitt مفضلة في التطبيقات التي تتطلب المزيد من المناعة للضوضاء واستقرار الإشارة.يقوم المقارنة بإخراج حالة عالية أو منخفضة اعتمادًا على ما إذا كان جهد الإدخال أعلى أو أقل من قيمة عتبة واحدة.يمكن أن يؤدي ذلك إلى تبديل سريع للإخراج إذا كانت إشارة الدخل تحوم حول العتبة ، خاصة إذا كانت الإشارة صاخبة.يتجنب مشغل Schmitt ، بمستويين عتبة متميز ، هذه المشكلة من خلال توفير تمييز واضح بين الحالات العالية والمنخفضة حتى في وجود ضوضاء الإشارة ، وبالتالي تثبيت الإخراج.
3. هل المشغل Schmitt عاكس؟
يمكن تصميم مشغل Schmitt ليعمل كعاكس أو غير مستقر ، اعتمادًا على الحاجة.في شكله الأساسي ، يخرج مشغل Schmitt إشارة عالية عندما ينخفض جهد الإدخال أسفل العتبة السفلية وإشارة منخفضة عندما يتجاوز الإدخال العتبة العلوية.إذا تم تصميمه كمشغل Schmitt المقلوب ، فإنه يعكس منطق الإدخال ، مما يعني أن الإخراج منخفض عندما يكون الإدخال أقل من العتبة السفلية وعالية عند فوق العتبة العلوية.لذلك ، ما إذا كان تشغيل Schmitt يعمل كعاكس يعتمد على تكوين الدائرة المحددة.
4. أين يتم استخدام مشغلات شميت؟
يظهر Schmitt في التطبيقات التي تحتاج إلى إشارات رقمية نظيفة من المدخلات الصاخبة أو التناظرية.يتم استخدامها بشكل شائع لتكييف الإشارة لتنقية مخرجات المستشعر قبل إطعامها في الدوائر الرقمية ، وتوليد الموجة المربعة في المذبذبات لإنتاج إشارات مستقرة من المدخلات الصاخبة أو الجيبية ، ومفاتيح التخليص لضمان انتقال إخراج واحد على الرغم من الارتداد الميكانيكي ، وفي أنظمة الاتصالات إلىتفسير إشارات المسافات الطويلة التي قد تكون ضوضاء متدهور أو متراكمة.
5. ما هي قيمة مشغل Schmitt؟
تكمن قيمة مشغل Schmitt في قدرتها على توفير استقرار الإشارة وحصانة الضوضاء في الأنظمة الإلكترونية الرقمية.تساعد ميزة عتبةها المزدوجة في تحويل الإشارات الصاخبة أو التناظرية إلى إشارات رقمية دون أخطاء تسببها ضوضاء الإشارة أو التداخل.هذه القدرة على أفضل وجه في تعزيز موثوقية وأداء الأنظمة الإلكترونية ، وخاصة في البيئات التي تخضع للتداخل الكهرومغناطيسي العالي.وبالتالي ، لا غنى عن مشغلات Schmitt في التطبيقات التي تتطلب معالجة إشارة رقمية قوية.