Schmitt-Trigger

[Bearbeiten] Einleitung

Ein Schmitt-Trigger hat einen Eingang und einen Ausgang und liefert abhängig vom Eingangspegel immer einen wohl definierten Ausgangspegel. Dabei gilt stets:

Beispiel

Am Ausgang liegt HIGH an, wenn der Pegel am Eingang eine Spannung U_H überschreitet.
Am Ausgang liegt LOW an, wenn der Pegel am Eingang eine Spannung U_L unterschreitet.
Dabei wird der bisherige Ausgangspegel aufrechterhalten, wenn sich der Eingangspegel zwischen U_L und U_H befindet (Hysterese)
Der Übergang von LOW auf HIGH bzw. von HIGH auf LOW erfolgt stets mit steiler Flanke.

Dieses Verhalten kann man beispielsweise ausnutzen, um mittels Schmitt-Trigger ein verrauschtes digitales Signal wieder aufzufrischen. Ebenso müssen mechanische Taster bzw. Relaiskontakte entprellt werden, wenn sie digitale ICs ansteuern sollen, besonders wenn sie Taktsignale generieren sollen.

[Bearbeiten] Integrierte Schmitt-Trigger

Es existieren fertige ICs mit Schmitt-Trigger-Funktionalität. In der 74xx-Reihe ist das beispielsweise der 74xx14. Weitere Typen sind unter 74xx aufgeführt. In der 4000er-Serie gibt es die Typen 4093 und 40106. Viele Mikrocontroller wie z. B. der AVR haben bereits Schmitt-Trigger Eingänge, sodass nur noch die beiden Widerstände und der Kondensator benötigt werden.

Taster entprellen mit 74HC14

[Bearbeiten] Schmitt-Trigger per Operationsverstärker

Ein Schmitt-Trigger lässt sich auch mit Hilfe eines Operationsverstärkers oder besser eines Komparators aufbauen. Über einen Spannungsteiler (R1, R2) lässt sich der Schaltpunkt einstellen, im Beispiel auf 2,5V. R3 sorgt für die Mitkopplung und damit für die Hysterese. Über das Verhältnis von R3 und R1//R2 wird die Hysteresebreite festgelegt. Zu beachten ist bei dieser Schaltung, dass das Ausgangssignal invertiert wird. Wird also U_H am Eingang überschritten, geht der Operationsverstärker in die negative Sättigung, wird U_L unterschritten, geht er in die positive Sättigung.

$\mathrm{U_H=V_{CC}\cdot\frac{R_2}{(R_1\|R_3) + R_2}=2{,}62\,V\ }(hier)$