Schmitt trigger เป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ชนิดหนึ่งที่มีหน่วงเวลา ส่วนใหญ่ใช้เพื่อแปลงสัญญาณอินพุตแบบไม่เชิงเส้นเป็นสัญญาณเอาต์พุตดิจิทัล ช่วยขจัดสัญญาณรบกวน ปรับสมดุลรูปคลื่น และให้เอาต์พุตที่เสถียรยิ่งขึ้น

คุณสมบัติของ Schmitt trigger

ฮิสเทอริซิส

ลักษณะเฉพาะของทริกเกอร์ Schmitt คือพฤติกรรมฮิสเทอรีซิส ทริกเกอร์นี้มีระดับแรงดันไฟฟ้าขีดจำกัดสองระดับ: ระดับหนึ่งสำหรับสัญญาณอินพุตที่เพิ่มขึ้น (ขีดจำกัดบน) และระดับหนึ่งสำหรับสัญญาณอินพุตที่ลดลง (ขีดจำกัดล่าง)

ความล่าช้านี้ช่วยป้องกันการกระตุ้นหรือการแกว่งที่ผิดพลาดรอบจุดเปลี่ยนผ่านสัญญาณอินพุต ช่วยให้การเปลี่ยนผ่านเอาต์พุตมีความเสถียร

เกณฑ์

แรงดันไฟฟ้าเกณฑ์บนและเกณฑ์ล่างกำหนดช่วงที่สัญญาณอินพุตต้องผ่านเพื่อกระตุ้นการเปลี่ยนแปลงในเอาต์พุต

เมื่อสัญญาณอินพุตสูงเกินเกณฑ์สูงสุด เอาต์พุตจะไปสู่สถานะสูง

เมื่อสัญญาณอินพุตลดลงต่ำกว่าเกณฑ์ต่ำสุด เอาต์พุตจะไปสู่สถานะต่ำ

กิจกรรมนกกระสาของชิมิตต์

หากแรงดันไฟฟ้าขาเข้าต่ำกว่าเกณฑ์ต่ำสุด เอาต์พุตจะยังคงต่ำ

เมื่อแรงดันไฟฟ้าขาเข้าเกินเกณฑ์สูงสุด เอาต์พุตจะไปสู่สถานะสูง

เอาต์พุตจะยังคงสูงจนกระทั่งแรงดันไฟฟ้าขาเข้าลดลงต่ำกว่าเกณฑ์ที่ต่ำกว่า ส่งผลให้เอาต์พุตสลับกลับไปยังสถานะต่ำ

การประยุกต์ใช้ชิมิตต์ทริกเกอร์

1. ป้องกันเสียงรบกวน:  ทริกเกอร์ Schmitt มีประสิทธิภาพในการกำจัดเสียงรบกวนและการบิดเบือนสัญญาณในวงจรดิจิทัล ช่วยให้การเปลี่ยนผ่านระหว่างสถานะตรรกะมีความชัดเจนยิ่งขึ้นด้วยคุณสมบัติป้องกันเสียงรบกวน
2. การประมวลผลสัญญาณ:  ใช้ในการประมวลผลสัญญาณแอนะล็อกให้เป็นสัญญาณดิจิทัลหรือรูปคลื่นสี่เหลี่ยม มีประโยชน์ในการประมวลผลสัญญาณและการใช้งานเซ็นเซอร์
3. การป้องกันการตอบสนอง:  ในระบบดิจิทัล ทริกเกอร์ชิมิตต์ช่วยป้องกันการตอบสนองจากสวิตช์หรือหน้าสัมผัสทางกล ช่วยให้มั่นใจได้ว่าจะพิจารณาเฉพาะสัญญาณที่สะอาดและเสถียรเท่านั้น

โครงสร้างวงจรที่แตกต่างกันของทริกเกอร์ชิมิตต์

ออปแอมป์แบบทริกเกอร์ Schmitt

จะกำหนดค่า op-amp ให้เป็น Schmitt trigger ได้อย่างไร ขั้นตอน:

1. เชื่อมต่ออินพุตที่ไม่กลับเฟส (+) ของเครื่องขยายสัญญาณปฏิบัติการเข้ากับเอาต์พุตโดยใช้ R2
2. นอกจากนี้ ให้เชื่อมต่อ R1 จากพินที่ไม่กลับด้านเข้ากับแรงดันอ้างอิง (Vref ยังสามารถเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายกลางได้อีกด้วย)
3. เชื่อมต่ออินพุตอินเวิร์ตติ้ง (-) ของเครื่องขยายสัญญาณปฏิบัติการเข้ากับแรงดันไฟฟ้าขาเข้า
4. นอกจากนี้ เรายังสามารถเพิ่มตัวเก็บประจุหรือไดโอดสำหรับการกรองหรือการหนีบหากจำเป็น

การทำงานของออปแอมป์ในลูปป้อนกลับเชิงบวกมีดังนี้:

1. เมื่อแรงดันไฟฟ้าขาเข้า (แรงดันไฟฟ้าที่ขาอินเวิร์ตติ้ง) ต่ำกว่าจุดเกณฑ์ขั้นต่ำ (VLTP ซึ่งกำหนดโดยแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตที่ไม่อินเวิร์ตติ้ง) เอาต์พุตของออปแอมป์จะอยู่ที่แรงดันไฟฟ้าบวก (VCC) ทันทีที่เอาต์พุตเปลี่ยนเป็น VCC ให้สังเกตการเปลี่ยนแปลงเกณฑ์เป็น VUTP เนื่องจากจุดเกณฑ์ (VU/LTP) ขึ้นอยู่กับระดับแรงดันไฟฟ้าขาออก

2. เมื่อแรงดันไฟฟ้าขาเข้าเกินเกณฑ์สูงสุด (สูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตที่ไม่กลับเฟส) เอาต์พุตของเครื่องขยายสัญญาณปฏิบัติการจะเปลี่ยนเป็นแรงดันไฟฟ้าเชิงลบ (VEE)

3. เอาต์พุตยังคงอยู่ในสถานะปัจจุบันจนกว่าแรงดันไฟฟ้าอินพุตจะข้ามเกณฑ์อื่นในทิศทางตรงข้าม ทำให้เกิดฮิสเทรีซิส

ทรานซิสเตอร์ Schmitt-trigger

ใช้ทรานซิสเตอร์และส่วนประกอบแยกอื่นๆ เพื่อให้ได้เอฟเฟกต์การหน่วงเวลา

มีทริกเกอร์ Schmitt IC ให้เลือก

ทริกเกอร์ Schmitt ที่ใช้วงจรรวมมีให้เลือกใช้ในแพ็คเกจ IC ที่หลากหลาย ซึ่งเป็นโซลูชันที่สะดวกสำหรับการนำทริกเกอร์ Schmitt ไปใช้ในวงจร

บทสรุป

Schmitt triggers เป็นส่วนประกอบสำคัญในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบดิจิทัลและวงจรประมวลผลสัญญาณ เนื่องจากมีความสามารถในการป้องกันสัญญาณรบกวน รักษาเสถียรภาพของสัญญาณอินพุต และแปลงสัญญาณอินพุตแบบไม่เชิงเส้นให้เป็นสัญญาณดิจิทัลเอาต์พุตที่ชัดเจนพร้อมการเปลี่ยนผ่านที่ชัดเจน ทริกเกอร์ชิมิตต์มีความหลากหลายและนำไปประยุกต์ใช้งานในหลากหลายอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ เช่น การสื่อสาร ระบบอัตโนมัติ และการประมวลผลสัญญาณ