مبدل اشمیت تریگر چیست؟

مبدل اشمیت تریگر (Schmitt Trigger) یکی از اجزای حیاتی در طراحی مدارهای الکترونیکی است که برای افزایش پایداری سیگنال و جلوگیری از نویز در سیستم‌های دیجیتال و آنالوگ مورد استفاده قرار می‌گیرد. این مبدل نوعی مدار غیرخطی است که سیگنال‌های ورودی متغیر را به سیگنال‌های خروجی پایدار و مشخص تبدیل می‌کند. در این مقاله، به بررسی اصول عملکرد، ویژگی‌ها، و کاربردهای اشمیت تریگر پرداخته خواهد شد.

اصول عملکرد اشمیت تریگر

اشمیت تریگر در واقع یک مدار مقایسه‌گر با هیسترزیس است. هیسترزیس به این معناست که تغییر حالت خروجی به‌طور مستقیم به مقادیر آستانه‌ای وابسته است که به سطح ولتاژ ورودی بستگی دارند. این مقادیر آستانه‌ای شامل دو سطح هستند:

1. آستانه بالا (Upper Threshold – UTP): مقدار ولتاژ ورودی که باعث تغییر خروجی از حالت پایین به بالا می‌شود.
2. آستانه پایین (Lower Threshold – LTP): مقدار ولتاژ ورودی که باعث تغییر خروجی از حالت بالا به پایین می‌شود.

به دلیل وجود این دو آستانه، اشمیت تریگر از تغییرات ناخواسته‌ای که ممکن است ناشی از نویز یا نوسانات کوچک ولتاژ باشد، جلوگیری می‌کند. این ویژگی باعث می‌شود تا مدار تنها زمانی تغییر حالت دهد که سیگنال ورودی از یک آستانه مشخص عبور کند.

ساختار مبدل اشمیت تریگر

اشمیت تریگر را می‌توان با استفاده از:

• ترانزیستورها
• مدارهای منطقی دیجیتال
• تقویت‌کننده‌های عملیاتی (Op-Amps)

ساخت. در طراحی‌های آنالوگ، اغلب از تقویت‌کننده‌های عملیاتی استفاده می‌شود که با اضافه کردن بازخورد مثبت به ورودی‌ها، خاصیت هیسترزیس را ایجاد می‌کنند. در طراحی‌های دیجیتال نیز، دروازه‌های منطقی مانند NAND یا NOR با بازخورد مثبت، رفتار مشابهی را فراهم می‌کنند.

ویژگی‌ها و مزایا

1. پایداری در حضور نویز: اشمیت تریگر با استفاده از هیسترزیس، سیگنال‌های ورودی نویزی را به خروجی پایدار تبدیل می‌کند.
2. کاهش خطای تغییر حالت: به دلیل وجود دو آستانه جداگانه، احتمال تغییر حالت تصادفی کاهش می‌یابد.
3. عملکرد در سرعت بالا: این مبدل می‌تواند سیگنال‌های ورودی با فرکانس بالا را پردازش کند.
4. سادگی طراحی: اشمیت تریگر با تعداد کمی قطعات الکترونیکی قابل طراحی است.

کاربردها

مبدل اشمیت تریگر در حوزه‌های مختلف الکترونیک کاربرد دارد. برخی از این کاربردها عبارتند از:

1. شکل‌دهی سیگنال: در سیستم‌های دیجیتال، برای تبدیل سیگنال‌های سینوسی یا موج‌گونه به سیگنال‌های مربعی استفاده می‌شود.
2. حذف نویز: در مدارهای حسگر، اشمیت تریگر سیگنال‌های نویزی را به سیگنال‌های تمیز تبدیل می‌کند.
3. مولد پالس: با استفاده از بازخورد مثبت، اشمیت تریگر به عنوان مولد پالس‌های مربعی پایدار عمل می‌کند.
4. دیتالاگرها و شمارنده‌ها: در دستگاه‌هایی که نیاز به شمارش پالس یا ثبت داده دارند، از اشمیت تریگر برای پایدارسازی سیگنال‌های ورودی استفاده می‌شود.
5. مدارهای زمان‌بندی و کنترل: اشمیت تریگر در طراحی تایمرها، نوسان‌سازها و سیستم‌های کنترل نقش اساسی دارد.

جمع‌بندی

مبدل اشمیت تریگر با قابلیت‌های ویژه‌ای مانند هیسترزیس و مقاومت در برابر نویز، یکی از ابزارهای اساسی در طراحی مدارهای الکترونیکی است. این مبدل در کاربردهایی که نیاز به پایدارسازی سیگنال‌ها و حذف اثرات نویز دارند، بسیار مؤثر است. انتخاب مناسب ساختار و پارامترهای اشمیت تریگر می‌تواند بهبود عملکرد مدار را به‌طور چشمگیری تضمین کند. در نتیجه، شناخت و استفاده بهینه از این مبدل می‌تواند ابزار مهمی برای مهندسان الکترونیک و طراحان مدار باشد.

ترجمه و جمع آوری:

واحد تحقیق و توسعه بارق، Baregh

بارق، مرجع آگهی ها و نیازمندی های صنعت برق