施密特觸發器(Schmitt Trigger)，簡單的說就是具有滯后特性的數字傳輸門。

（一）施密特觸發器結構舉例
（二）施密特觸發器具體分析
（三）施密特觸發器電路用途
（四）施密特觸發器相關部分總結
（五）附：用555定時器構成施密特觸發器
???????????????????? 用555定時器構成多諧振蕩器

Sometimes an input signal to a digital circuit doesn't directly fit the description of a digital signal. For various reasons it may have slow rise and/or fall times, or may have acquired some noise that could be sensed by further circuitry. It may even be an analog signal whose frequency we want to measure. All of these conditions, and many others, require a specialized circuit that will "clean up" a signal and force it to true digital shape.

The required circuit is called a Schmitt Trigger. It has two possible states just like other multivibrators. However, the trigger for this circuit to change states is the input voltage level, rather than a digital pulse. That is, the output state depends on the input level, and will change only as the input crosses a pre-defined threshold.
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（一）施密特觸發器結構舉例

施密特觸發器最重要的特點是能夠把變化緩慢的輸入信號整形成邊沿陡峭的矩形脈沖。同時，施密特觸發器還可利用其回差電壓來提高電路的抗干擾能力。它是由兩級直流放大器組成，電路如圖2-64所示。

兩只晶體管的發射極連接在一起。該電路也有兩個穩定狀態(即為雙穩態電路)，但它是靠電位觸發的。它的兩個穩態分別為 VT1飽和、VT2截止與VT2飽和、VT1截止。兩個穩態的相互轉換取決于輸入信號的大小，當輸入信號電位達到接通電位且維持在大于接通電位時，電路保 持為某一穩態；如果輸人信號電位降到斷開電位且維持在小于斷開電位時，電路迅速翻轉且保持在另一狀態，該電路常用于電位鑒別、幅度鑒別以及對任意波形進行 整形。

	觸發端	穩態	R	C	作用
雙穩態電路	兩個	兩個	無	無	保持狀態，保存數據
施密特	一個	兩個	有	無	波形變換，整形
單穩電路	一個	一個	有	有	定時，延時
多諧振蕩器（無穩電路）	沒有	沒有	有	有	信號源

（二）施密特觸發器具體分析

??? 我們知道，門電路有一個閾值電壓，當輸入電壓從低電平上升到閾值電壓或從高電平下降到閾值電壓時電路的狀態將發生變化。施密特觸發器是一種特殊的門電路，與普通的門電路不同，施密特觸發器有兩個閾值電壓，分別稱為正向閾值電壓和負向閾值電壓。在輸入信號從低電平上升到高電平的過程中使電路狀態發生變化的輸入電壓稱為正向閾值電壓（），在輸入信號從高電平下降到低電平的過程中使電路狀態發生變化的輸入電壓稱為負向閾值電壓（）。正向閾值電壓與負向閾值電壓之差稱為回差電壓（）。普通門電路的電壓傳輸特性曲線是單調的，施密特觸發器的電壓傳輸特性曲線則是滯回的[圖6.2.2(a)(b)]。

圖6.2.1 用CMOS反相器構成的施密特觸發器
（a）電路 （b）圖形符號

圖6.2.2 圖6.2.1電路的電壓傳輸特性
（a）同相輸出 （b）反相輸出

用普通的門電路可以構成施密特觸發器[圖6.2.1]。因為CMOS門的輸入電阻很高，所以的輸入端可以近似的看成開路。把疊加原理應用到和構成的串聯電路上，我們可以推導出這個電路的正向閾值電壓和負向閾值電壓。當時，。當從0逐漸上升到時，從0上升到，電路的狀態將發生變化。我們考慮電路狀態即將發生變化那一時刻的情況。因為此時電路狀態尚未發生變化，所以仍然為0，，于是，。與此類似，當時，。當從逐漸下降到時，從下降到，電路的狀態將發生變化。我們考慮電路狀態即將發生變化那一時刻的情況。因為此時電路狀態尚未發生變化，所以仍然為，，于是，此公式中VT+應該位VT-。通過調節或，可以調節正向閾值電壓和反向閾值電壓。不過，這個電路有一個約束條件，就是。如果，那么，我們有及，這說明，即使上升到或下降到0，電路的狀態也不會發生變化，電路處于“自鎖狀態”，不能正常工作。

圖6.2.4 帶與非功能的TTL集成施密特觸發器

集成施密特觸發器比普通門電路稍微復雜一些。我們知道，普通門電路由輸入級、中間級和輸出級組成。如果在輸入級和中間級之間插入一個施密特電路就可以構成施密特觸發器[圖6.2.4]。集成施密特觸發器的正向閾值電壓和反向閾值電壓都是固定的。

利用施密特觸發器可以將非矩形波變換成矩形波[圖6.2.8]。

圖6.2.8 用施密特觸發器實現波形變換

利用施密特觸發器可以恢復波形[圖6.2.9(a)(b)(c)]。

圖6.2.9 用施密特觸發器對脈沖整形

利用施密特觸發器可以進行脈沖鑒幅[圖6.2.10]。

圖6.2.10 用施密特觸發器鑒別脈沖幅度

??????? 利用施密特觸發器組成多諧振蕩器：

???? 我們嘗試著分析下面給定的電路，設電容上的初始電壓為0， 則接通電源后Ui=0，Uo=1，于是高電平通過電阻向電容C充電，隨著充電過程的進行，Ui逐漸升高，當Ui升至UT+時，電路翻轉，輸出Q=Uo= 0，電容C放電，當Uc降至UT-時，電路再次翻轉，輸出高電平，C又開始充電，這樣，Ui在UT+和UT-之間往復變化，輸出不斷高低高低變換，形成振 蕩。

結果，這個電路在沒有外界觸發的情況下，仍能輸出周期變化的矩形波，我們稱能夠自行產生矩形波輸出的器件為多諧振蕩器結果，這個電路在沒有外界觸發的情況下，仍能輸出周期變化的矩形波，我們稱能夠自行產生矩形波輸出的器件為多諧振蕩器。

（三）施密特觸發器電路用途

施密特觸發器
(1)應用于波形的整形和變換：整形時，將不好的矩形波變為較好的矩形波；波形轉換時，將三角波、正弦波和其他波形轉換為矩形波。
(2)應用于幅度鑒別：可以將輸入信號中的幅度大于某一數值的信號檢測出來。
(3)應用于多諧振蕩器。

（四）施密特觸發器相關部分總結

??? 在數字系統的脈沖整形電路中，常需要一定幅度和寬度的矩形脈沖。獲得矩形脈沖的方法通常有兩種，一是由脈沖振蕩器直接產生，二是用脈沖整形電路將非矩形脈沖變換成符合要求的矩形脈沖。

施密特觸發器是一種脈沖整形電路，它的電壓傳輸特性是一條具有滯回特性的曲線，即觸發器輸出由低電平變為高電平和由高電平變為低電平所對應的閾值電壓是不同的。施密特觸發器可對輸入波形進行變換和整形。回差電壓△UT和閾值電壓UT1和UT2是其主要參數。

單穩態觸發器是一種脈沖整形電路，多用于脈沖波形的整形、延時和定時。它有一個穩態和一個暫穩態，穩態到暫穩態的轉換靠外觸發脈沖的作用，暫穩態維持一段時間后自動返回穩態，暫穩態維持時間的長短由定時元件Ｒ，Ｃ決定，與觸發脈沖無關，脈沖寬度和恢復時間是單穩態觸發器的主要參數。

多諧振蕩器是一種脈沖產生電路，它不需要外加輸入信號，而使電路能夠周而復始地振蕩，電路必須接成正反饋；多諧振蕩器沒有穩定狀態，只有兩個暫穩態，暫穩態時間的長短取決于定時元件ＲＣ的充放電時間。振蕩周期Ｔ是多諧振蕩器的主要參數。

555定時器是一種多用途的單片集成電路，利用它可以方便地構成施密特觸發器、單穩態觸發器和多諧振蕩器等。脈沖產生和整形電路也可由門電路外接電阻，電容等元器件組成。

（五）附： 用555定時器構成施密特觸發器
??????????? 用555定時器構成多諧振蕩器

555定時器是一種多用途的單片集成電路，利用它可以方便地構成施密特觸發器、單穩態觸發器和多諧振蕩器等。

555集成定時器的內部電路結構是怎樣的?它是怎樣工作的?

答：在數字系統中，為了使各部分在時間上協調動作，需要有一個統一的時間基準。用來產生時間基準信號的電路稱為時基 電路。555集成定時器就是其中的一種。它是一種由模擬電路與數字電路組合而成的多功能的中規模集成組件，只要配少量的外部器件，便可很方便的組成觸發 器、振蕩器等多種功能電路。因此其獲得迅速發展和廣泛應用。

555集成定時器的工作原理如下：圖2-65a所示為其內部電路結構圖。管腳排列如圖2-65b所示。整個電路包括分壓器，比較器，基本RS觸發器和放電開關四個部分。

(1)分壓器???? 由三個5kΩ的電阻串聯組成分壓器，其上端接電源VCC(8端)，下端接地(1端)，為兩個比較器A1、A2提供基準電平。使比較器A1的“+”端接基準 電平(2／3)*VCC(5端)，比較器A2的“-”端接(1／3)*VCC。如果在控制端(5端)外加控制電壓．可以改變兩個比較器的基準電平。不用外 加控制電壓時，可用0.01μF的電容使5端交流接地，以旁路高頻干擾。

(2)比較器A1、A7是兩個比較器。其“+”端是同相輸人端，“-”端是反相輸入端。由于比較器的靈敏度很高，當 同相輸入端電平略大于反相端時，其輸出端為高電平；反之，當同相輸入端電平略小于反相輸人端電平時，其輸出端為低電平。因此，當高電平觸發端(6端)的觸 發電平大于(2／3)*VCC時，比較器A1的輸出為低電平；反之輸出為高電平。當低電平觸發端(2端)的觸發電平略小于(1／3)*VCC時，比較器 A2的輸出為低電平；反之，輸出為高電平。

(3)基本RS觸發器???? 比較器A1和A2的輸出端就是基本RS觸發器的輸入端RD和SD。因此，基本RS觸發器的狀態(3端的狀態)受6端和2端的輸入電平控制。圖中的4端是低 電平復位端。在4端施加低電平時，可以強制復位，使Q=0。平時，將4端接電源VCC的正極。

(4)放電開關圖中晶體管VT構成放電開關，使用時將其集電極接正電源，基極接基本RS觸發器的Q非端。當(Q非)=0時，VT截止；當(Q非)=1時，VT飽合導通。可見晶體管VT作為放電開關，其通斷狀態由觸發器的狀態決定。

怎樣由555構成施密特觸發器?

答：將(6腳)和(2腳)相連作為信號輸入端即可構成施密特觸發器。

怎樣由555構成多諧振蕩器?

答：因為用施密特觸發器可以組成多諧振蕩器；所以可用555定時器構成施密特電路，再用施密特電路加上RC充放電電路來設計多諧振蕩器。圖2-66a是由555組件組成的多諧振蕩器電路，R1、R2和C系外接元件。其工作原理如下：

接通電源后，VCC經R1 R2給電容C充電。由于電容上電壓不能突變，電源剛接通時Vc<VCC／3，所以555內部比較器A1輸出高電平，A2輸出低電平，即RD=1，SD=0，基本RS觸發器置1，輸出端Q為高電平。此時(Q非)=0，使內部放電管截止。

當Vc上升到大于Vcc／3時，RD=1，SD=1，基本RS觸發器狀態不變，即輸出端Q仍為高電平，當Vc上升到 略大于2VCC／3時，Rn=0，SD=1，基本RS觸發器置0，輸出端Q為低電平。這時Q非=1，使內部放電管飽合導通。于是電容C經R2和內部放電管 放電，Vc按指數規律減小。

當Vc下降略小于Vcc／3時，內部比較器A1輸出高電平，A2輸出低電平，基本RS觸發器置1，輸出高電平。這時，(Q非)=0，內部放電管截止。于是C結束放電并重新開始充電。如此循環不止，輸出端就得到一系列矩形脈沖，如圖2-66b所示。

總結

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