东模拟开关型史密特触发器
引言
史密特触发器通常由比较器加正反馈电阻构成,或是制作成专门的集成电路,主要用于信号波形的整形和电压电平的监视,是应用极为广泛的基本电路。模拟开关也是数字电路的重要组成部分,它主要用作电子开关,但采用不同的接线方式,划是和其它器件作不同组合,都可以实现不同的功能。下面就介绍用它实现史密特触发器功能的电路。
基本的模拟开关型史密特触发器
基本的模拟开关型史密特触发器如图1所示,它主要由模拟开关G1和电阻器R1、R2等组成。模拟开关G1是一个单刀双置开关,其0输入端接地,1输入端接电源电压E,输出端Q经电阻器R2反馈到控制端C,输入信号U2经电阻器R1也输入到控制端C。
通常G1门的导通电阻及Ron为数欧姆～数百欧姆,控制转换阈值电压UT为数伏,这两个参数取决于所选用的产品型号和工作电源电压E。为使电路工作正常,要选择R1+R2>>Ron,而且要[R1/(R1+R2)]E<UT。
当输入信号UI=0或上升到阈值电压UIH之前,控制电压UC<UT,G1门输出端Q接通0输入端,使UQ=0。当UI上升到UIH时,
公式
UC=[R1/(R1+R2)]UIH=UTLL (1)
G1门发生开关转换,输出端Q接通1输入端,使UQ=E,由于正反馈作用,Uc跳变到Uc=[R1/(R1+R2)]×UIH+[R1/(R1+R2)]E。UI继续上升,虽然UC也继续上升,但UQ=E不变。当UI转为上降,直到下降到UIL之前,UQ=E都基本不变。一旦UI=UIL,此时
公式
Uc=[R2/(R1+R2)UIL+[R1/(R1+R2)]E=UTLL (2)
G1门又发生相反的开关转换,输出端Q再接通0输出端,使UQ=0,UC又跳变到[R1/(R1+R2)UIL]。UI继续下降,UQ=0基本不变。
由（1）和（2）式可以得到输入信号UI使电路上下转换的阈值电压,
公式
UIH=(1+R1/R2)UTLL (3)
公式
UIL=(1+R1/R2)UT-(R1/R2)ELL (4)
带偏置控制电路的模拟开关型史密特触发器
从（3）和（4）式不难看出,由于G1门控制电压阈值UT的存在,图1电路只适用于输入信号U1较大的场合。针对这种情况,图2示出了改进电路。电源电压E通过电阻器R3也加在控制端C,给模拟开关G1提供了偏置控制电压。为使电路工作正常,仍需R1>>Ron,R2>>Ron,R3>>Ron,并且
[（R1R2+R1R3）/（R1R2+R1R3+R2R3）]E<UT。此时输入信号UI使电路发生转换的阈值电压为：
公式
UIH=(1+R1/R2)UT-R1/R3(E-UT)LL (5)
公式
UIL=(1+R1/R2)UT-R1/R2(E-UT)-R1/R2ELL (6)
从（5）和（6）式中可以看出,改变R3的阻值,就会改变图2电路输入信号UI的阈值UIH和UIL。
阈值电压可单独调整的模拟开关型史密特触发器
从（3）、（4）、（5）、（6）式中可以看出,图1和图2电路中调整哪一只电阻器都会同时影响到输入信号阈值UIN和UIL,有时这给应用带来不便。图3示出了阈值UIH和UIL可以单独调整的模拟开关型史密特触发器电路。相对于图2电路,图3电路增加了一个单刀双置模拟开关G2.G2的控制端接到G1的输出端,输出端Q2接到G1的控制端,0和1输入端分别经电阻器R2和R3接电源电压E。为了使电路工作正常,要选择R1+R2>>Ron,R1+R3>>Ron,R3>R2,R1/(R1+R2)E<UT。
