Schmitt Tetik Devreleri Kontrol Sistemlerinde Gürültü Immunity için Op Amps ile Uygulamayın

Modern kontrol sistemlerinde, gürültü her zaman temsil bir meydan okumadır. Elektromanyetik müdahale, zemin döngüleri ve güç tedarik dalgalanmaları, yanlış tetikleme, erratik motor kontrolü veya yolsuzluk verileri. analog düşük frekanslı filtreler geçiş sırasında yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş bir sinyal sağlayarak dönüşüm noktalarının en basit şekilde birbirine bağlı olduğunu gösterir.

Bir Schmitt Tetik Nedir?

Bir Schmitt tetikleyicisi, iki ayrı eşli gerilim yaratmak için olumlu geri bildirimler kullanan bir komplike devredir: üst bir uyarı noktası (V) ve daha düşük bir tetikleyici noktası (V).

Transfer Karakteristik

Frekansın gerilimine karşı çıkmak, dikdörtgen bir histerik döngüyü ortaya çıkarır.Girişim V)[Döneticileri düşük bir devletten çıkarır (tipik olarak negatif tedarik demiryoluna yakın, V) veya zemine sahip olmak (örneğin, yüksek bir devlet (Dönder) V)

Hysteresis Rejects Gürültü Nasıl

Tek bir komplike eşiğine yavaşça yükselecek gürültülü bir sinyal düşünün. Eşiğin yakınında küçük bir gürültü artışı bile birden hızlı çıkış geçişlerine neden olabilir - bir sonraki dalga V[Dönetici:2) Gürültü ile daha geniş bir şekilde tetiklenen bir hister grubu, bu artışları görmezden gelecektir.InTelevizyonlar V[D:0)[Döneticileri değiştirmiş durumda, sonraki yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte olan yüksek çözünürlükte otomatik olarak yüksek çözünürlüktedir.

Bir Op Ampifik ile Bir Schmitt Tetik

Özel komparlar (örneğin LM393 veya LM311 gibi) Schmitt tetikleyicileri için yaygın olarak kullanılır, amplitüdler VOH) veya V[FLT[D) için ayarlandığında otomatik olarak kullanılabilir.[Döneticileri değiştirmiş gibi görünürler.

Hiçbir zaman Schmitt Tetik

En yaygın yapılandırma, giriş sinyalini olmayan girişe besler, ancak (D) giriş sırasında (D) bir referans gerilimi (V)REF) ile bağlantı kurmaz.

V ile tek bir şekilde işlem için[DÜDÜ:0)OL) ⁇ 0 ve V) ⁇ V)[/FONT=D][/FONT=0))[D][/FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=TR][/FONT=FONT=FONT=FONT=TR][/TR][/TR][/FONT=FONT=TRNT=TR][/TR][/TR][/TR][/FONT=TR][/FONT=I=TRNT=TRNT=TR][/FONT=TRNT=TRNT=I=I=I=I=TR][/FONT=I=I=TRNT=TRNT=3][FONT=I=I=3][/FONT=3][/FONT=3][/FONT=3][/FONT=3][/FONT=FONT=

Schmitt Tefsül Etmeye Devam Ediyor

Alternatif olarak, giriş bir direnç olmadan girişe uygulanabilir, çünkü giriş olmayan girişler farklı bir transfer eğrisi sunar: Her iki devre de yaygın olarak kullanılır; seçim istenen mantık kutupluluğa ve giriş engelleyici gereksinimlerine bağlıdır.Inverting configuration offers a different transfer eğri: the output returnss sign relative to the input.

Diren Değerleri Seçin

Histerik genişliği R[Dönetici:0) tarafından belirlenir[Dönetici: 9) Daha sonra (Dönetici) R[Düzücük) ilerleyicidir.[Dönetici: 9/01/2012)

Tasarım

Güçlü bir Schmitt tetikleyicisi oluşturmak temel direnç değerlerin ötesinde birkaç parametreye dikkat gerektirir.Bu görünüyor ki bu, osilasyonlara, dengeleme hatalarına veya yetersiz gürültü reddedilmesine yol açabilir.

Threshold Levels and Referans Gerilim

Bir fıstıklı bir uyarı için, V)REF) stabil ve gürültüsüz olmalıdır. Bir çok kontrol sistemlerinde, V)[D)[DÜye ait olan bir yükleyici ile temiz bir tedarikden dirençle karşılanırsa, ADC veya DAC’yi besleyen aynı analogtan elde edilir.

Hysteresis Genişlik vs. Response Time

Wider histeriler daha büyük gürültü bağışıklığı sağlar, ancak geçerli sinyal değişikliklerine daha yavaş cevap maliyetine karşılık gelir. Örneğin, 500 mV histerileri geçmek için daha uzun süre (sonsuza kadar) daha fazla artırılmış olacaktır. sadece 50 mV histerileri geçmek için birkaç yüz kiloyu geçse.

Güç Supply ve Çıktı Swing

Artırılmış olan af amplifiğin birkaç milivoltaik yük altında raylara binebileceğini ifade edin. Bazı af amplitüdler (örneğin, LM741) ±15 V malzemeleriyle sınırlıyor; modern demiryolu-çizgin çıktı afleri tek başına 3.3 V veya 5 V sistemleri tercih edilir.

Giriş Bias Current Effects

Op ampsiyon küçük önyargı akımları çizer (tipik olarak resimli nanoamps'e) girişleri nedeniyle, direnç değerleri çok yüksek (many megaohms), geri bildirimde bulunan 10 nA önyargılı uygulama için, 1 MULLAH'ın üzerindeki baskıyı tercih ederse, mevcut olan gerilimin V[DÜDÜye karşılaştırılabilir olduğunu seçin.

Hız ve Slew Rate

Artırılmış artırılmış bir artırılmış artırılmış (örneğin, LM358, TL081), afın yetersiz faz marjına veya sıfır mil algılamasına cevap verecek kadar hızlı olmalıdır; yüksek hızda bir hesaplama cihazı veya özel bir yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bir amplifiğe karşı çözüm seçebilir.

Gelişmiş Variations

Temel Schmitt tetikleyicisi anlaşılınca, tasarımcılar genellikle belirli sistem gereksinimleriyle tanışmak için daha sofistike topolojilere ulaşırlar.

Atıcı Hysteresis ile

Üst ve daha düşük eşlerin bağımsız kontrolüne ihtiyaç duyan uygulamalar için, iki komperatör IC (örneğin, TLV3502), açık-kolek çıkışlarla birlikte pencere kotacısı olarak yapılandırılabilir. Birkaç direnç ekleyerek, kullanıcı tarafından uygun bir histeri ve kesin bir eşleme sağlar.Bu, güç yönetimi ve batarya izlemesinde yaygın olarak kullanışlı devreler.

Pencere Schmitt Tetik

Bir pencere Schmitt, bir sinyalin (veya yaprakları) tanımlanmış bir gerilim bandına girdiğinde algılamaları tetikler.Bir pencereden iki Schmitt tetikleyicisi kullanır - yüksek eşleri ve düşük eşleri olan biri - kiler işlemciler ve güvenlik araları için mantıksal olarak bir araya gelir. Örneğin, bir set noktası içindeki sıcaklık sensörü, düşük devre dışı kalır; pencere güçleri dışında yüksek olan bir anahtardır.

Schmitt Tescillators

Bir RC zamanlama ağının çıktı ve giriş çıkış noktası arasında eklenerek, bir Schmitt tetikleyicisi R ve C. tarafından belirlenen bir frekans haline gelir. *Düzücük mantık veya mikrokontrolsüz sürüşler için bir kare dalgası oluşturmak için basit bir yoldur.) ve V).

Kontrol Sistemlerinde Uygulamaları

Schmitt tetikleyicileri hem analog hem de dijital kontrol tasarımlarında çok az şey. Aşağıda bu devrenin gerçek dünya gürültü problemlerini çözdüğü birkaç pratik senaryo vardır.

Mekanik Anahtarları ve Encoders

Pushbuttons ve limit anahtarlar genellikle yerleşmeden önce birkaç milisaniye için atlar.Bir Schmitt, geçişten sonra yerleştirilen iki Schmitt tetikleyicisi (küçük bir RC düşük geçiş filtresi ile) ses artışlarını ortadan kaldırırken, Tasarımcılar genellikle temiz bir dijital sinyale bağlanır. histeriler, 1-500 mV ve bir RC sabit süre boyunca iki Schmitt tetikleyicileri önler.

Vaka Çalışması: Bir Start Düğmesini İyileştirmek

Bir fabrika konveyör sisteminde bir başlangıç düğmesine tıklayın. düğmenin temas direnci değişebilir ve yakındaki motor sürücüleri 5 V zirveye enjekte eder (Dönder) sinyal hattına 60 Hz gürültüyü verir. *Bir 2.5 V eşiği ile bir araya gelir (fotoğraflar = 1.0 V) gürültüyü görmezden gelir.

Noisy Sensörleri için sinyal şartlandırma

Sıcaklık araştırmaları, basınç transdüserleri ve LVDT'ler, Hologram Hz hum veya kablo seçimi tarafından yozlaşmış durumda olan analog gerilimler. A Schmitt trigger can cleanly digitize the signal at a specific level. = 0-5 V.LV) V.(!)

Seviye Tespit ve Zero-Crossing dedektörleri

Güç elektroniklerinde, AC analerinin sıfır algılaması, sinüsoidal girişi sıfır noktadaki temiz bir kare dalgasına dönüştürmek için bir Schmitt tetikleyicisi kullanır. Hysteresis gürültü nedeniyle birden fazla kenar yapar: 230 V AC'yi ölçeklendirmek için bir gerilim bölmek için kullanılır, sonra VUTUT= 50 mV ve VLT]

Dijital Kontrol için Dalgalama

Birçok mikrokontrollü motor kontrolörü, zamanlayıcıları veya ADC'leri tetiklese de, frekans stabilitesi mütevazı (±10% tipik) ve birkaç pasif bileşen kristal osilatör olmadan 1 kHz-100 kHz saat sinyali üretebilir.

Pratik İpuçları

İyi tasarlanmış bir Schmitt tetikleyicisi bile PCB düzeni ve bileşen seçimi altoptimal olup olmadığını başarısız olabilir. Bu yönergeleri kontrol sistemi ortamında güvenilir bir işlem sağlamak için takip edin.

PCB Layout ve Grounding

Geri bildirim, gürültü seçimi için giriş sinyalini taşıyan iz altında sağlam bir zemin kullanın. Place a 1 μF seramik cleor from the op amp power pin to ground, and a 10 μFlytic cleor near the trace going to single-ely design, connect the “ground” reference (V) reference (V)) aynı zemin uçağa binen bir şarj ediciden elde edilen bir şarj cihazına sahip olmak için, ancak aynı yere geçiş yapmak için aşağıdaki adımları atarak, yüksek çözünürlükte olan bir yol açmaz.

Çıkış Pull-Up veya Pull-Down

Eğer af amp çıkışının totem-pole sürücüsüne sahip olmadığı (örneğin, her demiryoluna giden bazı açık-kolektörler), V'ye karşı bir sürü direnç ekler (Dönetici:0)[Dönder:0)[Dönder:0)[Dönderlik[Döncükler, çıkış noktalarına yakın bir dizi direnç ekler ve EMI'yi azaltır.

Test ve Doğrulama

Devre inşa edilmiş, giriş ve çıkışları aynı anda gözlemlemeye yardımcı olacak bir oscilloskop kullanın. İndüktöre ve V) ve V) ile uyumlu bir sinyal jeneratörü veya bir test prototipi ekleyin; R}) veya R) için gerekli olan ölçümler için.

Diğer Yöntemlerle Karşılaştırma

Schmitt tetikleyicileri güçlü olsa da, gürültüyü mücadele etmenin tek yolu değildir. Ticaretten ayrılanlar doğru çözümü seçmenize yardımcı olur.

RC Low-Pass Filtre + Karşılaştırma

Herhangi bir histeri ile bir kotaratör tarafından takip edilen basit bir RC filtre yüksek frekanslı gürültüyü kaldırabilir, ancak faz gecikmesini sağlar ve filtrenin bant genişliğine giren gürültüden birden fazla kenar engelleyemezsiniz. RC filtrenin kombinasyonu genellikle her iki dünyanın en iyisidir: filtre yüksek frekanslı çatlakları kaldırır ve histeriler düşük frekanslı rahatsızlıkları gider.

Yazılım Debouncing

Mikrokontrolörler dijital girdi birden fazla kez örnekleme ile ödüllendirilebilir ve istikrarlı bir değişiklik arayabilir.Bu, CPU döngülerini tüketebilir ve gecikebilir. Hızlı kontrol döngüsü için (örneğin, PWM motor kontrolü), Donanımın Schmitt tetikleyicisi ile iyileşebilmesi, çünkü hemen hemen yazılımlar olmadan hareket eder.

Diferansiyel İşaretleme

Gürültü çiftleri hem sinyal telleri üzerinde eşit şekilde çalışırsa (common-mode), yüksek CMRR ile bir diferansiyel alıcı, histeriz olmadan gürültüyü reddedebilir. Bu, uzun menzilli bir sensör iletiminin (RS-485, 4-20 mA mevcut döngüler) ancak, eğer gürültü fark etmezse (örneğin, tek başına sinyalizasyon yeterli olmayabilir. Schmitt tetikleyicileri, diferansiyel alıcının ekstra koruma katmanı olarak eklenebilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Schmitt devreyi tetikledi, standart bir operasyonel yükselteçle uygulandı ve birkaç dirençle uygulandı, bir sensör okumasını veya kontrol sistemlerinde gürültü bağışıklığı sağlamak için en etkili ve ekonomik yollardan biri olmaya devam ediyor.Herhangi bir histeri bandı sağlayarak, dijital örnekleme veya pasif filtreleme ticaret-offları geciktirmeden elektriksel gürültüyü görmezden gelir.Eğer bir başlangıç düğmesine basarsanız, bir sensör okumasını veya stabil bir saat sinyalini temin edin, Schmitt tetikleyicisi, düşük hesaplı bir çözüm sunar.

Daha fazla okuma için aşağıdaki yazar kaynaklarına danışın: