シュミットトリガーとその適用とは正確には何ですか？

シュミットトリガーとは何か、およびそのアプリケーションについてお聞きします。

何度も検索しましたが、まだ理解できませんでした。ステップバイステップで説明し、実際の回路でのアプリケーションで私を助けてくれることを願っています。

ほとんどのデバイスには、立ち上がり信号と障害信号の設定ポイントが同じです。立ち上がり時間が速い信号の場合、これは問題ではありませんが、立ち上がり時間が非常に遅い、またはノイズの多い信号の場合、デバイスの出力が原因で信号は設定点で右にホバリングします。

したがって、シュミットトリガーは、立ち上がり信号と障害信号に対して別々のしきい値を持つデバイス（またはデバイスの入力部分）です。明らかに前者の方がしきい値が高いです。

この図では、2つのバンドが示されています。上の1つは高い設定点を表し、低い帯域は低い設定点を表します。仕様にはある程度の許容差があるため、バンドとして表示されています。ハイバンドの下部とローバンドの上部の違いは、デバイスのヒステリシスです。

前述のように、シュミットトリガーはゆっくり変化する信号またはノイズの多い信号に使用できます。シュミットトリガーを使用できる場所の例を以下に示します。

Schmidtトリガーを購入または構築する方法はたくさんあります。74HCT132など、入力にシュミットトリガーを含む多くのロジックICがありますが、しきい値は固定されています。個別のトランジスタを使用して1つ作成することもできますが、追加のコンポーネントが1つしかないため、最も簡単なのはオペアンプを使用することです。ヒステリシスを追加するために必要なのは抵抗です。

Webにある多くのシュミットトリガー回路図とは異なり、これは単一電源のオペアンプを使用しています。電圧しきい値$V_{\text{high}}$ そして $V_{\text{low}}$ 分圧抵抗器の組み合わせを使用して設定されます $R_1/R_2$ とフィードバック抵抗 $R_{\text{FB}}$：

$$R_{1\text{FB}} = \frac{(R_1 \times R_{\text{FB}})}{(R1 + R_{\text{FB}})}$$

$$V_{\text{high}} = \frac{(V \times R_2)}{(R_2 + R_{1\text{FB}})}$$

$$R_{2\text{FB}} = \frac{(R_2 \times R_{\text{FB}})}{(R_2 + R_{\text{FB}})}$$

$$V_{\text{low}} = \frac{(V \times R_{2\text{FB}})}{(R_1 + R_{2\text{FB}})}$$

必要な抵抗値を簡単に計算できる、優れたシュミットトリガー計算機があります。

シュミットトリガーは、ヒステリシスを組み込んだコンパレーターです。通常のコンパレーターは、セットポイントと比較した入力に応じて出力を出します。入力が設定点より高い場合は1を出力し、入力が設定点より低い場合は0を出力します。これは多くのアプリケーションで問題ありませんが、入力の遷移が遅く、ノイズが少しある場合は、入力が設定値の周りで「振動」して、コンパレータの出力が切り替わる時間が少しあります。ハイとローの間で非常に頻繁に前後に。

シュミットトリガーは、ヒステリシスを追加することにより、入力が設定点の周りをホバリングしているこのあいまいな状態を解決しようとします。これは、2つのセットポイントがあることを意味します。1つはローサイドから、もう1つはハイサイドからです。たとえば、ローサイドのセットポイントが2.0 Vでハイサイドのトリガーが1.5 Vだとします。入力が上昇し始めると、入力（ノイズあり）が2.0 Vに達するとすぐに、出力が1.入力が降下するまで、それは1のままでバック 1.5 Vと2.0 Vの防止との間にダウン1.5 V.この領域には、ノイズのスイッチングを可能にし、シュミットトリガからもっと期待される出力を生成します。

シュミットトリガーのヒステリシスは、タイマーの作成（単純なクロック信号の作成）やスイッチのデバウンスなど、いくつかのアプリケーションで使用できます。タイマーは、出力にRCを追加し、その信号を入力にフィードバックすることで作成できます。簡単なデバウンスは、スイッチの入力をシュミットトリガーの入力に送信し、出力を取得することで実行できます。

シュミットトリガー回路は、非反転入力端子の代わりに入力がオペアンプ反転端子に適用され、出力からのフィードバックが非反転入力端子に接続されるという重要な違いがあることを除いて、非反転アンプに似ています-反転入力。

シュミットトリガーは、出力をあるレベルから別のレベルに切り替えるコンパレータアプリケーションです。重要なのは、ヒステリシスを提供するための正のフィードバックです。