Триггер Шмитта в электронике

Триггеры часто можно встретить в электронных схемах. Они участвуют в работе многих узлов, выполняя самые разнообразные задачи, или могут быть реализованы на разных элементах, но принцип их работы остается прежним. Частным случаем является так называемый триггер Шмитта, хорошо зарекомендовавший себя в работе. Эта полезная модификация первоначальной схемы в короткое время приобрела огромную популярность среди проектировщиков.

Существуют самые разные варианты реализации этой идеи: триггер на транзисторах, операционных усилителях, цифровых микросхемах и т.д. В качестве примера можно рассмотреть цифровой триггер Шмитта, принцип работы которого поможет нам в общих чертах разобраться с этим устройством. Предположим, что у нас разработана схема, которая имеет два входа и два выхода. При комбинации входных сигналов 0-1 или 1-0 состояние выхода изменится. При всех остальных вариантах такое устройство будет помнить свое первоначальное состояние. Казалось бы, причем здесь триггер Шмитта и в чем состоит его идея?

После изобретения компаратора, устройства с ограничением входного сигнала и бесконечным коэффициентом, и появилась идея создать небольшие устройства, которые были бы в состоянии запоминать первоначальную комбинацию. Первым был собран триггер Шмитта на компараторе. Большим недостатком такой схемы считался дрейф сигнала в районе срабатывания самого триггера. Этот недостаток и был устранен Шмиттом после введения гистерезиса в работу схемы. В этом случае при превышении определенного уровня срабатывания устройства оно переключалось, а вот вернуться в первоначальное состояние можно было только при условии обратного переключения. Иными словами, введение гистерезиса в работу схемы привело к ее устойчивой работе. Прекратился “дребезг” на выходе, оно стало инерционным и в связи с этим надежным в эксплуатации. Такое устройство получило название триггер Шмитта и носит имя своего создателя.

Работа цифрового устройства, описанного выше, полностью отвечает этим требованиям. У него есть определенный порог срабатывания. Есть уровни по напряжению для каждого из состояний - “ноль” и “единица”. Это и есть идеальный триггер Шмитта. Если ввести небольшую задержку на переключение, то можно избавиться от большинства помех, часто возникающих при работе многих устройств.

Область применения таких устройств достаточно обширна: они следят за состоянием датчиков, используются в охранной сигнализации, автоматизированных системах на производстве, при работе схем электроники самого различного назначения. Наверное, многие из нас включали игровые автоматы с помощью жетонов? Для предотвращения дребезга контактов микропереключателя при прохождении жетона через монетоприемник в схеме установлен триггер Шмитта. Он и обеспечивает стабильную работу всего игрового автомата.

С развитием элементной базы и технологии изготовления электронных устройств наблюдается устойчивая тенденция к миниатюризации триггеров и улучшению их эксплуатационных характеристик.