Радиолюбители широко применяют микросхему К561ТЛ1 и её аналоги как отечественные (K564TJ11, К1561ТЛ1), так и зарубежные (например, CD4093), которые содержат четыре триггера Шмитта с входной логической функцией 2И-НЕ. Одна из особенностей элементов - изменение выходного напряжения Uвых происходит скачком при относительно медленном изменении входного до пороговых значений Uвх (переключение из состояния 1 в состояние 0) и (переключение из 0 в 1), как показано на рис. 1.
Рис. 1
Рис. 2
Рис. 3
Такая передаточная характеристика триггера Шмитта обеспечена наличием в нём внутренней положительной обратной связи. Благодаря ей эти элементы удобны для формирования сигналов с крутыми фронтом и спадом при подаче на их вход плавно меняющегося напряжения.
Вторая особенность - наличие гистерезиса выходного напряжения при переключении, что повышает помехоустойчивость работы триггера Шмитта при входном сигнале, содержащем помехи значительного уровня.
Передаточная характеристика, представленная на рис. 1, соответствует элементу микросхемы К561ТЛ1 при напряжении питания Uпит = 10 В. Разность между пороговыми значениями напряжения переключения определяет ширину петли гистерезиса Ur = Uвх10 - Uвх01, причём пороговые значения (а значит, и ширина петли в вольтах) зависят от напряжения питания Эксперименты с узлом, схема которого изображена на рис. 2, показали, что при напряжении питания Uпит = 5 В Ur = 0,6...0,8 В, при 10 В - 2...2,8 В и при 15 В -3...3,5 В
Триггеры Шмитта часто используют как компараторы напряжения в различных устройствах автоматики, например, фото- и термореле. В ряде практических случаев ширину петли гистерезиса бывает необходимо уменьшить. Этого можно достигнуть введением отрицательной обратной связи между входом и выходом элемента (рис. 3). Здесь Roc и RBX - резисторы цепи обратной связи, RиC - сопротивление источника сигнала. Через резистор Roc на вход элемента будет поступать часть выходного напряжения - напряжение обратной связи
Если выходной ток элемента DD1.1 мал, можно считать, что Uвых = Uпит. В результате ширина петли гистерезиса при наличии обратной связи игос уменьшается: Uг ос = Ur - K*Uoc, где К - поправочный коэффициент. При этом напряжение переключения Uвх10 уменьшается, а Uвх01 увеличивается. Подборкой резисторов Roc и RBX можно установить желаемое значение Uroc.
Следует, однако, иметь в виду, что при уменьшении ширины петли гистерезиса напряжения вплоть до нуля работа логического элемента вблизи моментов переключения становится неустойчивой и он может переходить в режим генерации высокочастотных колебаний.
Эксперименты были проведены с несколькими экземплярами микросхемы К561ТЛ1 при напряжении питания 10 В. Так, для Roc = 560 кОм, Rис->0 и при элементе с Ur = 2,8 В измерена ширина петли гистерезиса UCOc с разными резисторами RBX. При RBX = 22 кОм Uгoc оказалась равной 2,5 В, при 43 кОм - 2,15 В, при 150 кОм - 0,8 В, а при 200 кОм - 0,07 В. При дальнейшем увеличении сопротивления резистора RBX в моменты переключения элемента происходило его самовозбуждение на высокой частоте. В результате для исследованных экземпляров микросхем было определено значение поправочного коэффициента К=0,8.
Автор: И. Нечаев, г. Москва