「入力ヒステリシス」とは何ですか?


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デジタル回路のデータシートを見ていますが、典型的な入力ヒステリシスは100 mVであると明記されています。これはどういう意味ですか?

回答:


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2.5 Vで低から高への遷移を検出するとします。100mVのヒステリシスは、2.55 Vで低から高への遷移が検出され、2.45 Vで高から低への遷移が検出されることを意味します。 mVの差。
たとえば、入力信号にノイズが含まれる場合に、ヒステリシスを使用して複数の急速に変化することを防ぎます。ノイズは、2.5 Vのしきい値を1回以上超えることを意味する場合がありますが、これは望ましくありません。

ヒステリシスのない動作

100 mVのヒステリシスは、100 mV未満のノイズレベルがしきい値通過に影響しないことを意味します。どのしきい値が適用されるかは、低から高(次に高いしきい値)に行くか、高から低(次に低いしきい値)に行くかによって異なります。

ヒステリシス

編集
ヒステリシスを説明する別の方法は、一般的なループを使用して伝達関数を使用することです。

ヒステリシス伝達関数

VT+VT


注:ノイズ耐性を高める以外の目的にもヒステリシスを使用できます。以下のインバーターにはヒステリシス入力があります(これにより、シュミットトリガーとなり、インバーター内の記号で示されます)。この簡単な回路で、発振器を作成することができます。

HC14発振器

仕組みは次のとおりです。スイッチがオンになると、コンデンサの電圧はゼロになるため、出力は高くなります(インバーターです!)。高出力電圧は、Rを介してコンデンサの充電を開始します。コンデンサの電圧がより高いしきい値に達すると、インバータはこれを高電圧と見なし、出力が低くなります。これで、コンデンサは下限しきい値に達するまでRを介して低出力に放電します。インバーターはこれを再び低電圧とみなし、出力を高くするため、コンデンサーが再び充電を開始し、すべてが繰り返されます。
周波数は、式で与えられるコンデンサと抵抗の値によって決まります。通常のHCMOSの周波数(HC)とTTL互換(HCT)は、両方の部分でしきい値レベルが異なるためです。


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stevenvhが記述する方法でヒステリシスを使用する@umpsは、シュミットトリガーとして知られています。ただ追加すると思いました。en.wikipedia.org/wiki/Schmitt_trigger
リチャード

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他の2つの回答は、個別のトリガーがある特定のケースでヒステリシスが何を意味するかの例を示していますが、連続ドメインではヒステリシスはより一般的な意味を持ちます。

ある「方向」で測定した測定値が、他の「方向」で測定した「同じもの」の測定値と必ずしも等しくない場合、システムはヒステリシスを示すと言われています。

たとえば、0〜9のマーキングが付いたポテンショメータがあるとします。ポテンショメータは、時計回りに「5」になったときに実際の抵抗が5.1kΩで、「5」になったときにヒステリシスを示すと言えます。反時計回りの方向では、実際の抵抗は4.9kΩでした。個別の例とは異なり、ノブを「4」にすると同じ効果が現れる場合があります。または、効果は「4」で反対になる可能性があります。

それは1次元のケースです。たとえば、ほぼ直交する2つの方向の伸縮を感知できる材料のシートで構成されるセンサーの場合、2次元のヒステリシスを想像できます。


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回路内のヒステリシスは、特定のレベルを超える入力が出力をトリガーしたときに発生しますが、入力が低いレベルに達するまで出力はリセットされません。これらの値の間の入力では、出力は同じままです(高または低)。2つの入力値の違いはヒステリシスです。通常、正帰還のある回路で発生します。ヒステリシスを持つ回路の例は、シュミットトリガーです。


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これは接線方向に関連していますが、ICが入力ヒステリシスを提供できるメカニズムです。一部のチップ入力には「ピンキーパー」回路があります。ピンから弱い正のフィードバックが生成され、状態の維持に役立ちます。ただし、ヒステリシスの範囲は入力インピーダンスによって異なります。ピンキーパーにインピーダンスのない信号を提供するとヒステリシスはなくなりますが、フィードバック抵抗よりも高いインピーダンスの信号を与えると、状態をまったく変更できなくなります。

ここに画像の説明を入力してください

Atmel CPLDデータシートからの適合


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これらの常夜灯ホールのいずれかをライトセンサー付きの壁コンセントに差し込んだことがある場合、暗くなるとライトがオンになりますが、それ自体のライトはライトをオフにし、その後暗くなります点灯します。しかし、非常に高速であるため、ちらつくだけで、一部の人にとっては頭痛の種になります。

次に、あなたの家用のデジタルサーモスタットについて考えてみましょう。エアコンの通気口と一直線に配置されていない場合を想像してください。72度などの一時的な温度に設定されています。73と表示されたときにA / Cがオンになるが、A / Cがオンになるとすぐに冷却されて72の範囲に戻り、オフになると想像してください。光センサーの常夜灯ほど速くはありませんが、素晴らしいデザインではありません。代わりに、適切に配置された、または少なくともより適切に配置されたサーモスタットが表示されます.72から73に切り替えると、A / Cがオンになりますが、72に落ちてから72の下に71になるまでオフになりません。暖かい空気の塊が適切に配置されていると、冷たい空気の塊がサーモスタットに達し、A / Cがオフになるまで家の中を押し出さなければなりません。オン、オフ、オンの迅速なオン/オフサイクルの代わりに、30分以上かかる場合があります。はるかに効率的です。この場合、ヒステリシスは完全な程度であり、スイッチのオン温度は72〜73度の境界にあり、スイッチのオフ温度は72〜71度の境界にあります。

設計上、ヒステリシスを必要とする多くの問題があり、スイッチのオンはあるレベルにあり、スイッチのオフは別のレベルにあります。具体的には、単一のスイッチポイントに関する何らかの発振を回避するため。

古い車両のステアリングのように、必ずしも必要ではないときにヒステリシスが発生する場合があります。機械的な摩耗から、ホイールを中央から1インチまたは2インチ左に回して、ホイールを左に回してから、ホイールが右に曲がるように、中心から1〜2インチ右のデッドスポットを通過します。これらの2つのポイントの間でホイールを小刻みに動かしても何も起こらないことがあります。


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ヒステリシスについてまだ言及されていない点:ヒステリシスのある回路は、立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジのいずれかで準安定性を示す可能性があります(回路は、一方の方向で準安定性の確率を排除するように設計される場合がありますが、他方では増加します) 。たとえば、入力が正確に2.10ボルトで高、低で正確に2.00ボルトに切り替わるように設計されている場合、入力が2.15ボルトになると、2.00ボルト未満になるまで高と見なされることがよくわかります。ただし、入力が正確に2.10ボルトになり、その後2.05に下がると、登録された値が高くならない、高くなり、高くなる、高くなり、低くなる、またはランダムに高くなり、低くなり始める可能性があります入力が2.10ボルトを超えるか、2.00ボルトを下回る時間。

入力ゲートが準安定状態になるリスクを最小限に抑えるさまざまな方法がありますが、その可能性を完全に回避することはできません。「クリーンハイ」、「クリーンロー」、および「不定」状態の3ステート出力を使用し、「クリーンハイ」がアサートされた場合、入力が2.0を下回らない限り「クリーンロー」をアサートできないことを保証できます。同様に、「クリーンロー」がアサートされた場合、入力が2.10ボルトを超えるまで「クリーンハイ」をアサートできませんでした。残念ながら、「クリーンハイ」と「不確実」の間、または「クリーンロー」と「不確実」の間の発振を防ぐ方法はありません。「クリーンハイ」および「クリーンロー」信号をラッチしようとすることもできますが、


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ご存知のように、このようなものがどれでも動作するのは驚くべきことです= P
JustJeff
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