施密特觸發器原理分析及其應用

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，。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。