Aujourd'hui, nous décrivons un autre nouveau composant ajouté à notre liste, le déclencheur de Schmitt, un inconnu pour beaucoup qui cessera désormais d'être un mystère. Et nous allons décrire tout ce que vous devez savoir à son sujet, comme ce que c'est, à quoi il sert, comment fonctionne cet appareil électronique, et même dans ce cas, vous pourrez l'intégrer à vos projets avec Arduino, etc.
Voyons donc ce que cet élément peut faire pour nous...
Notions préalables nécessaires
Avant de débuter avec le Schmitt Trigger, il faut définir quelques concepts cela sera utile pour mieux comprendre de quoi il s’agit et comment cela fonctionne. Je fais référence à :
- Comparateur: En électronique, un comparateur est un appareil qui compare deux tensions ou courants et émet un signal numérique indiquant lequel est le plus élevé. Il dispose de deux bornes d'entrée analogiques et d'une sortie numérique binaire. Ceci est important à noter, car le déclencheur de Schmitt est un type de comparateur. De plus, ce comparateur se compose d'un amplificateur différentiel spécialisé à gain élevé.
- Histérèse: L'hystérésis est une propriété dans laquelle l'état d'un système dépend de son historique. Par exemple, un aimant peut avoir différents moments magnétiques dans un champ magnétique en fonction de l’évolution du champ dans le passé, formant ainsi des courbes d’hystérésis. Cette propriété s'observe dans les matériaux ferromagnétiques et ferroélectriques et dans les phénomènes naturels tels que la déformation des caoutchoucs et des alliages à mémoire de forme. L'hystérésis est associée à des changements irréversibles, tels que des transitions de phase, et est courante dans les systèmes naturels. Pourquoi devriez-vous savoir cela ? Eh bien, parce que le Schmitt Trigger est un circuit comparateur avec hystérésis.
Qu'est-ce qu'un déclencheur Schmitt ?
Un Déclencheur de Schmitt, également connu sous le nom de déclencheur de Schmitt en espagnol, est un circuit comparateur électronique qui convertit un signal d'entrée analogique en signal de sortie numérique. Pour ce faire, il applique une rétroaction positive pour générer un point de commutation hystérétique, ce qui signifie que le seuil de commutation entre les états logiques « haut » et « bas » est différent pour la montée et la descente du signal d'entrée. Ce comportement hystérétique évite les fluctuations indésirables et fournit une marge de tolérance pour les signaux d'entrée bruyants ou à faible gigue.
Le design a été créé pour la première fois Otto H. Schmitt en 1934, d'où son nom. Depuis, ce composant électronique est largement utilisé dans une multitude d’applications comme nous le verrons plus loin. De plus, il faut savoir qu'il est généralement encapsulé dans un circuit intégré ou une puce, généralement DIP, et qu'il consiste généralement en un amplificateur opérationnel (ampli-op) Avec une rétroaction positive via des résistances, une entrée non inverseuse (+) et une entrée inverseuse (-) de l'ampli-op sont connectées via la chaîne de résistances, et une résistance supplémentaire est également incluse pour une rétroaction positive de la sortie à l'entrée inverseuse. .
Quant à comportement hystérétique, il faut dire que lorsque le signal d'entrée dépasse un certain seuil supérieur, la sortie du Schmitt Trigger passe à "haut", et si le signal d'entrée descend en dessous d'un autre seuil inférieur, la sortie passe à "bas". La différence entre les deux seuils est appelée fenêtre d’hystérésis et est essentielle au comportement hystérétique. Cela présente des avantages car cela évite les réponses rapides indésirables dues à de petites fluctuations ou au bruit dans le signal d'entrée. Il offre donc une immunité au bruit.
Le déclencheur de Schmitt est utilisé pour améliorer l'immunité au bruit dans un circuit à seuil d'entrée unique. Dans ce cas, un signal bruyant proche du seuil pourrait provoquer des changements rapides de la sortie en raison du bruit. Le déclencheur de Schmitt, en ayant deux seuils, évite les changements indésirables, puisqu'un signal bruyant proche d'un seuil ne produit qu'un changement dans la sortie ; Pour provoquer un autre changement, le signal doit dépasser l’autre seuil.
Un exemple pratique Il s'agit d'une photodiode infrarouge amplifiée qui génère un signal qui change entre des valeurs extrêmes. Ce signal est lissé avec un filtre passe-bas et la sortie filtrée est connectée au déclencheur de Schmitt. Ce dispositif garantit que la sortie ne passe de bas en haut qu'après qu'un signal infrarouge excite la photodiode pendant une période supérieure à une période connue. Une fois que le déclencheur de Schmitt est haut, il ne revient au niveau bas qu'une fois que le signal infrarouge cesse d'exciter la photodiode pendant une période plus longue qu'une période similaire connue. Cela évite les changements parasites provoqués par le bruit ambiant. Les déclencheurs Schmitt sont courants dans les circuits de commutation, tels que les commutateurs anti-rebond.
Comment fonctionne le déclencheur Schmitt
Les circuits avec hystérésis sont basés sur le commentaire positif, permettant de convertir n'importe quel circuit actif en déclencheur de Schmitt en appliquant une rétroaction positive avec un gain de boucle supérieur à un. La rétroaction positive consiste à ajouter une partie de la tension de sortie à la tension d'entrée. Ces circuits, qui comprennent un atténuateur, un additionneur et un amplificateur faisant office de comparateur, peuvent être réalisés selon trois techniques spécifiques.
Les deux premières techniques sont Versiones double (série et parallèle) du système général de rétroaction positive. Dans ces configurations, la tension de sortie modifie la différence effective de la tension d'entrée du comparateur, soit en « diminuant le seuil », soit en « augmentant la tension d'entrée du circuit ». Ces configurations intègrent les propriétés de seuil et de mémoire dans un seul élément. Au lieu de cela, la troisième technique sépare les propriétés de seuil et de mémoire, offrant ainsi une plus grande flexibilité dans la mise en œuvre du circuit.
Utilitaires et applications
Les déclencheurs Schmitt peuvent être utilisés pour plusieurs applications pratiques selon la configuration, par exemple :
- Conversion analogique-numérique- Ce composant est en fait un convertisseur analogique-numérique monobit. Lorsque le signal atteint un niveau donné, il passe de son état bas à son état haut.
- Détection de niveau- est capable de fournir une détection de niveau. Lors de cette application, il est nécessaire de prendre en compte la tension d'hystérésis afin que le circuit change de la tension requise.
- Réception de ligne- Lors de l'acheminement d'une ligne de données susceptible d'avoir capté du bruit vers une porte logique, il est nécessaire de s'assurer qu'un niveau de sortie logique ne change que lorsque les informations changent et non à la suite d'un bruit parasite capté. L'utilisation d'un déclencheur Schmitt permet au bruit crête à crête d'atteindre le niveau d'hystérésis avant qu'un déclenchement intempestif ne puisse se produire.
Comme cas plus spécifiques, vous pouvez les voir dans les circuits où vous souhaitez éliminer les rebonds dans les boutons mécaniques, dans les générateurs d'ondes carrées, dans les détecteurs de niveau, dans les circuits de protection contre le bruit des lignes de données, les générateurs d'impulsions et les fameux convertisseurs ADC.
Utiliser comme oscillateur
Un déclencheur de Schmitt est un multivibrateur bistable qui peut être utilisé pour mettre en œuvre un autre type de multivibrateur, l'oscillateur de relaxation. Ceci est réalisé en connectant un seul circuit intégrateur RC entre la sortie et l'entrée d'un déclencheur Schmitt inversé. La sortie sera une onde carrée continue dont la fréquence dépend des valeurs de R et C, ainsi que des points de seuil du déclencheur de Schmitt. Étant donné qu'un seul circuit intégré peut fournir plusieurs déclencheurs Schmitt (par exemple, le dispositif CMOS de type 4000 de la série 40106 en contient 6), une section supplémentaire du circuit intégré peut être rapidement utilisée comme oscillateur simple et fiable avec seulement deux composants externes.
Dans ce cas, un déclencheur Schmitt basé sur un comparateur est utilisé dans sa configuration inversée. De plus, un retour négatif lent est ajouté avec un réseau intégratif RC. Le résultat est que la sortie varie automatiquement de VSS à VDD lorsque le condensateur se charge d'un seuil du déclencheur de Schmitt à l'autre.
Brochage
Vous devez garder à l'esprit que, selon le modèle de brochage Cela peut changer, je vous recommande donc de toujours consulter la fiche technique du fabricant correspondant au modèle que vous avez acheté. Cependant, à titre d'exemple, nous avons ici une puce TTL 74LS14 avec 6 déclencheurs à l'intérieur. Par conséquent, nous avons une broche DIP qui sera destinée à l’alimentation Vcc et une autre à la masse ou GND. C’est ainsi que sont alimentés tous les déclencheurs, et il s’agira ensuite d’utiliser l’entrée et la sortie qui vous conviennent.
Où acheter
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