如何制作施密特触发电路？

摘要： 施密特触发电路是一种具有滞后特性的数字电路，它能将缓慢变化的模拟信号转换为边沿陡峭的数字信号，以下是几种常见的施密特触发电路的制作方法：双晶体管施密特触发电路1、电路组成：由两个晶...

施密特触发电路是一种具有滞后特性的数字电路，它能将缓慢变化的模拟信号转换为边沿陡峭的数字信号，以下是几种常见的施密特触发电路的制作方法：

双晶体管施密特触发电路

1、电路组成：由两个晶体管（如2N3904和BC547）、电阻（R1、R2、RA等）和电容（C1等）组成。

2、工作原理：当输入电压Vi接近于0时，T1截止，T2饱和导通，Vo位于R2&RE形成的分压器中点；当Vi开始增加，高于T1开启阈值VP时，T1导通使T2基极电流减小而关闭，Vo靠近+V；当Vi回落到高于T1关闭阈值Vn时，T1关闭使T2再次导通，Vo回到低电平，通过正反馈使电路在两种状态间快速转换。

3、参数计算与元件选择：根据所需阈值电压和滞后宽度确定电阻值，若选择T2中电流为3mA，发射极电阻RE=4kΩ，R2=(24v12v)/3mA=4kΩ，再根据T1和T2电流关系及电路要求选择合适的R1、RA等电阻值；电容C1可选择4.7或10nF来改善电路开关速度。

CMOS施密特触发电路

1、电路组成：主要由两个反相器（如CD4069）和电阻（R1、R2）构成。

2、工作原理：当输入电压逐渐升高超过正向阈值电压Vt+时，输出从高电平跳变到低电平；当输入电压逐渐下降低于负向阈值电压Vt时，输出从低电平跳变回高电平，从而将缓慢变化的模拟信号转换为数字信号。

3、参数计算与元件选择：根据所需的阈值电压和滞后宽度选择合适的电阻值，一般可通过调整R1和R2的比例来改变阈值电压和滞后宽度，同时要考虑电源电压、输出电压摆幅等因素对电路性能的影响。

基于忆阻器的施密特触发电路

1、电路组成：包括忆阻器、差分放大电路（由三极管Q1、Q2等组成）和电压跟随器（由三极管Q3等组成）。

2、工作原理：忆阻器的伏安特性曲线具有滞回特性，其纳米级的特性可减少回差电压，提高灵敏度，差分放大电路用于放大输入信号并提高共模抑制比，电压跟随器则降低输出电阻，提高带负载能力。

3、参数计算与元件选择：根据具体应用需求选择合适的忆阻器模型和参数，以及与之匹配的电阻、电容等元件值，以确保电路达到预期的性能指标。

以下是关于施密特触发电路的两个常见问题：

1、施密特触发电路中的滞后现象是如何产生的？

滞后现象的产生基于电路内部的正反馈机制，在基本的施密特触发器中，当输入电压超过特定阈值时，正反馈导致输出状态迅速切换，产生一个突发性翻转，这种正反馈路径可能通过电阻、电容等元件实现，输入电压的变化引起输出电压的跳变，而输出电压的改变又通过反馈路径反馈至输入端，形成闭合回路，从而产生了滞后特性。

2、施密特触发电路的阈值电压如何确定？

对于双晶体管施密特触发电路，正向阈值电压VP由流经Re的T2发射极电流设置，当输入电压达到该值时T2关闭，电流通过T1，此时若T1中的电流小于T2中的电流，电路会振荡，所以需确保T1中的电流小于T2中的电流；负向阈值电压Vn由T1的基极电压决定，且必须低于VP，两者之差为电路的滞后电压，对于CMOS施密特触发电路，阈值电压通常取决于CMOS器件的物理尺寸和工作点，设计者需要根据具体需求选择合适的NMOS和PMOS晶体管的尺寸来确定阈值电压。