Цифровая схемотехника. Триггер Шмитта. Генераторы импульсов

Кабель
Проблема 1
Генератор выдает вполне хорошие прямоугольные импульсы
После прохождения по длинному кабелю импульсы «размазываются».
Фронты импульса в конце кабеля не могут использоваться в качестве цифровых событий!

Шумы
Проблема 2
На любые электронные элементы воздействуют электромагнитные шумы.
Вместо одного фронта имеем несколько!
Зашумленный сигнал.

Шумы
Проблема 2
Ожидаемое поведение.
Даже если фронты не слишком растянуты, схема ведет себя непредсказуемо!
Реальное поведение.

Триггер и обратная связь
Простейший триггер
100% обратная связь.
Сигнал полностью передается с выхода устройства на его вход.
Триггер Шмитта
<100% обратная связь.
Сигнал частично передается с выхода устройства на его вход.
На вход IN можно подавать сигнал не устраивая короткое замыкание.

Триггер Шмитта
Как это работает
≅
A
КМОП

Делитель напряжения
Напряжение Va всегда находится между напряжениями Vin и Vout.

Делитель напряжения. Аналогия с качелями.

Как это работает
На выходе может быть либо 0, либо 1.

Как это работает
На выходе может быть либо 0, либо 1.

Как это работает
На выходе может быть либо 0, либо 1.

Как это работает
На выходе может быть либо 0, либо 1.

Как это работает
На выходе может быть либо 0, либо 1.

Как это работает
На выходе может быть либо 0, либо 1.

Как это работает
На выходе может быть либо 0, либо 1.

Как это работает
На выходе может быть либо 0, либо 1.

Как это работает
На выходе может быть либо 0, либо 1.

Как это работает
На выходе может быть либо 0, либо 1.

Как это работает
На выходе может быть либо 0, либо 1.

Как это работает
На выходе может быть либо 0, либо 1.

Как это работает
На выходе может быть либо 0, либо 1.

Как это работает
На выходе может быть либо 0, либо 1.

Как это работает
На выходе может быть либо 0, либо 1.

Как это работает
На выходе может быть либо 0, либо 1.

Как это работает
На выходе может быть либо 0, либо 1.

Как это работает
На выходе может быть либо 0, либо 1.

Как это работает
На выходе может быть либо 0, либо 1.

Гистерезис
movies

Гистерезис. Расчет.
В точке непосредственно перед переключением

Применение. Борьба с шумами.
Вebouncing
Размах шумовой составляющей должен быть меньше величины гистерезиса.
Дополнительный бонус: обострение фронта.

Применение. Входы микросхем
Логическая функция не изменилась.
Схема стала более устойчива к шумам и затянутым фронтам
Простая логика с триггерами Шмитта на входах

Параметры
74HC14

Применение. Сложные микросхемы.
Защита входов сложных микросхем
Микроконтроллеры
MSP430
Внешний мир

Применение. Определение порога.

Применение. Генератор сброса.
Reset generator
Плохо
Хорошо

Применение. Формирователь прямоугольных импульсов.
Правильные часы
Менее точные часы

Применение. Генератор импульсов
Напряжение на конденсаторе
Для микросхемы 74HC14
Для типовых значений
С учетом разброса
Relaxation oscillator
R<10 MOm

Применение. Генератор импульсов 2.
Независимая настройка t1 и t2
ШИМ
Широтно-импульсная модуляция
PWM
Pulse Width Modulation