श्मिट आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स में ट्रिगर: उनकी भूमिका और क्षमताओं को समझना
Schmitt ट्रिगर एक मुख्य इलेक्ट्रॉनिक घटक है, जिसे पहली बार 1937 में ओटो एच। श्मिट द्वारा "थर्मियोनिक ट्रिगर" के रूप में पेश किया गया था।मुख्य रूप से हिस्टैरिसीस के रूप में जानी जाने वाली एक प्रक्रिया के माध्यम से सुविधा होती है, जो सिग्नल रूपांतरण के लिए इसके दोहरे-दहलीज तंत्र द्वारा विशेषता है।Schmitt ट्रिगर को इसके दो मुख्य प्रकारों द्वारा आगे बढ़ाया जाता है: इनवर्टिंग और गैर-इनवर्टिंग Schmitt ट्रिगर, प्रत्येक अलग-अलग परिचालन आवश्यकताओं की सेवा करता है।यह लेख जटिल कामकाज, श्मिट ट्रिगर के अनुप्रयोगों, उनके परिचालन तंत्रों का विश्लेषण, थ्रेशोल्ड गणना, आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक डिजाइन में व्यावहारिक निहितार्थ, विशेष रूप से कम-शक्ति अनुप्रयोगों में प्रदर्शन को बढ़ाने और विभिन्न तकनीकी में उनकी भूमिका को बढ़ाने में सीएमओ के प्रभाव को उजागर करने पर चर्चा करता है।डोमेन।
सूची
चित्र 1: श्मिट ट्रिगर प्रतीक
श्मिट ट्रिगर में हिस्टैरिसीस की भूमिका
Schmitt ट्रिगर अस्थिर एनालॉग सिग्नल को स्थिर डिजिटल आउटपुट में परिवर्तित करता है।यह रूपांतरण हिस्टैरिसीस नामक एक अनूठी प्रक्रिया के माध्यम से प्राप्त किया जाता है, जिसे सकारात्मक प्रतिक्रिया द्वारा सुगम बनाया जाता है।हिस्टैरिसीसिस आउटपुट स्टेट्स के बीच संक्रमण के लिए दो अलग -अलग थ्रेशोल्ड वोल्टेज का परिचय देता है: एक बढ़ते इनपुट सिग्नल के लिए और दूसरा गिरने के लिए।यह तंत्र यह सुनिश्चित करता है कि एक बार आउटपुट स्थिति बदल जाती है, यह तब तक स्थिर रहता है जब तक कि इनपुट वोल्टेज एक अलग, विशेष रूप से सेट थ्रेशोल्ड को पार नहीं करता है।यह दोहरी-दहलीज प्रणाली सिग्नल शोर या चटकारने की समस्या को समाप्त कर देती है, जिसके परिणामस्वरूप अधिक विश्वसनीय डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग होती है।वे डिजिटल संकेतों के लिए सर्किट डिजाइन को सरल बनाते हैं और शोर वातावरण में संचालित सिस्टम के प्रदर्शन और विश्वसनीयता को बढ़ाते हैं।Schmitt ट्रिगर कई अनुप्रयोगों में मौलिक हैं, जिसमें उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में सरल सिग्नल कंडीशनिंग से लेकर जटिल डिजिटल संचार प्रणालियों तक शामिल हैं।
चित्रा 2: एक श्मिट ट्रिगर का हिस्टैरिसीस
श्मिट ट्रिगर के लक्षण
• bistable कार्यक्षमता
Schmitt ट्रिगर दो संभावित आउटपुट राज्यों में से एक को बनाए रख सकता है जब तक कि इनपुट सिग्नल एक परिभाषित सीमा को पार नहीं करता है।ये थ्रेसहोल्ड, जिन्हें ऊपरी (v_u) और निचले (v_l) थ्रेसहोल्ड के रूप में जाना जाता है, उन शर्तों को निर्धारित करते हैं जिनके तहत आउटपुट राज्य बदलता है।
• हिस्टैरिसीस और सकारात्मक प्रतिक्रिया
Schmitt ट्रिगर के संचालन का मूल हिस्टैरिसीस है, जो सर्किट के भीतर सकारात्मक प्रतिक्रिया द्वारा सक्षम है।हिस्टैरिसीसिस v_u और v_l के बीच एक सीमा बनाता है जहां आउटपुट स्थिति तब तक अपरिवर्तित रहती है जब तक कि इनपुट विपरीत सीमा से अधिक न हो जाए।यह डिज़ाइन यह सुनिश्चित करता है कि मामूली इनपुट में उतार -चढ़ाव, अक्सर विद्युत शोर या क्षणिक गड़बड़ी के कारण होता है, आउटपुट में अवांछित परिवर्तन का कारण नहीं होता है।यह स्थिरता डिजिटल सर्किट में तेजी से राज्य टॉगल और त्रुटियों को रोकती है, जिससे श्मिट ट्रिगर समय-संवेदनशील अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है।
चित्रा 3: इनपुट और आउटपुट सिग्नल पर शोर प्रभाव
• सममित और असममित थ्रेसहोल्ड
Schmitt ट्रिगर को या तो सममित या असममित सीमा स्तर के साथ डिज़ाइन किया जा सकता है, जो विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए लचीलापन प्रदान करता है।सममित थ्रेसहोल्ड का उपयोग किया जाता है जहां एक सिग्नल के बढ़ते और गिरने वाले किनारों दोनों के दौरान समान परिशुद्धता की आवश्यकता होती है।असममित थ्रेसहोल्ड उन परिदृश्यों में उपयोगी होते हैं जहां इनपुट सिग्नल के परिवर्तन की दिशा के आधार पर विभिन्न व्यवहारों की आवश्यकता होती है, जैसे कि कुछ पल्स कंडीशनर या सर्किट में।
श्मिट ट्रिगर के ऊपरी और निचले ट्रिगर बिंदु
चित्र 4: ऊपरी और निचले ट्रिगर बिंदु
एक Schmitt ट्रिगर सर्किट में एक Op-amp 741 का उपयोग करते हुए, UTP का अर्थ है ऊपरी ट्रिगर बिंदु, और LTP का अर्थ है निचला ट्रिगर बिंदु।यदि इनपुट ऊपरी दहलीज (UTP) को पार करता है, तो आउटपुट कम हो जाता है।और यदि इनपुट निचले दहलीज (LTP) के नीचे गिरता है, तो आउटपुट उच्च हो जाता है।जब इन थ्रेसहोल्ड के बीच इनपुट आता है, तो आउटपुट अपरिवर्तित रहता है।
उदाहरण के लिए, हिस्टैरिसीस वोल्टेज (वी हिस्टैरिसीस) की गणना यूटीपी माइनस एलटीपी के रूप में की जाती है।
ऊपरी दहलीज बिंदु (UTP) और निचले दहलीज बिंदु (LTP) जहां इनपुट सिग्नल की तुलना की जाती है।तो, UTP और LTP के मान निम्नलिखित सूत्रों द्वारा निर्धारित किए जाते हैं:
दो स्तरों की तुलना करते समय, दहलीज पर दोलन या अस्थिरता हो सकती है।हिस्टैरिसीस इस तरह के दोलन को रोककर इस मुद्दे को समाप्त करता है।एक मानक तुलनित्र के विपरीत, जो एक एकल संदर्भ वोल्टेज का उपयोग करता है, एक Schmitt ट्रिगर दो अलग -अलग संदर्भ वोल्टेज का उपयोग करता है, जिसे UTP और LTP के रूप में जाना जाता है।
OP-AMP 741 का उपयोग करके Schmitt ट्रिगर सर्किट के लिए, UTP और LTP मानों की गणना निम्नलिखित समीकरणों के साथ की जा सकती है।
एक श्मिट ट्रिगर कैसे काम करता है?
चित्र 5: श्मिट ट्रिगर सर्किट
एक श्मिट ट्रिगर सकारात्मक प्रतिक्रिया का उपयोग करता है, जहां आउटपुट का हिस्सा इनपुट में वापस खिलाया जाता है।इस प्रतिक्रिया लूप की आवश्यकता है क्योंकि यह सर्किट को वोल्टेज में उतार -चढ़ाव या शोर की उपस्थिति में भी एक स्थिर आउटपुट राज्य बनाए रखने की अनुमति देता है।यह स्थिर ऑपरेशन 'डेड ज़ोन' के रूप में जाना जाने वाले क्षेत्र में अनियमित आउटपुट को रोकता है, जहां इनपुट सिग्नल अन्यथा अस्थिरता का कारण बन सकते हैं।
Schmitt ट्रिगर इनपुट वोल्टेज, संदर्भ वोल्टेज और प्रतिक्रिया अवरोधक के बीच बातचीत पर निर्भर करता है।जब इनपुट वोल्टेज बढ़ता है और गिरता है, तो यह विशिष्ट थ्रेसहोल्ड को पार करता है जो सर्किट की प्रतिक्रिया को ट्रिगर करता है।निचले दहलीज, जब पार हो जाती है, आउटपुट स्थिति को बदल देती है।यह स्थिति तब तक बनी रहती है जब तक कि इनपुट ऊपरी सीमा तक नहीं पहुंचता, जिस बिंदु पर आउटपुट अपनी मूल स्थिति में वापस आ जाता है।
यह दोहरी-दहलीज तंत्र Schmitt ट्रिगर को आउटपुट राज्यों के बीच एक स्थिर संक्रमण का उत्पादन करने की अनुमति देता है, जिससे शोर-प्रेरित त्रुटियों के जोखिम को कम किया जाता है।एक बार जब एक इनपुट सिग्नल एक राज्य में परिवर्तन का कारण बनता है, तो केवल एक महत्वपूर्ण और विपरीत इनपुट इस राज्य को उलट देगा, जिससे पारंपरिक तुलनित्रों में सामान्य रूप से टिमटिमाते हुए आउटपुट को रोकते हैं।यह सिग्नल अखंडता और स्थिरता की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए Schmitt ट्रिगर को अत्यधिक विश्वसनीय बनाता है, जैसे सिग्नल कंडीशनिंग, स्विच डिबाउनिंग और पल्स जनरेशन सर्किट।
Schmitt ट्रिगर के डिज़ाइन को बढ़ाने में फीडबैक रेसिस्टर को अनुकूलित करना और विशिष्ट परिचालन आवश्यकताओं के अनुसार थ्रेसहोल्ड को समायोजित करना शामिल है।ये सुधार सुनिश्चित करते हैं कि Schmitt ट्रिगर उच्च-दांव अनुप्रयोगों में प्रदर्शन की अपेक्षाओं को पूरा करता है।
चित्रा 6: श्मिट ट्रिगर काम कर रहे हैं
Schmitt ट्रिगर के प्रकार
वे अपने इनपुट और आउटपुट सिग्नल के बीच संबंध के आधार पर दो मुख्य प्रकारों में आते हैं: गैर-इनवर्टिंग श्मिट ट्रिगर और इनवर्टिंग श्मिट ट्रिगर।
इनवर्टिंग श्मिट ट्रिगर
चित्र 7: इनवर्टिंग श्मिट ट्रिगर
एक इनवर्टिंग श्मिट ट्रिगर एक संकेत को आउटपुट करता है जो इनपुट के विपरीत है।जब इनपुट सिग्नल एक विशिष्ट निचले दहलीज से नीचे आता है, तो आउटपुट उच्च हो जाता है।और, जब इनपुट एक ऊपरी सीमा से अधिक हो जाता है, तो आउटपुट कम पर स्विच करता है।यह उलटा एक प्रतिक्रिया अवरोधक के माध्यम से प्राप्त किया जाता है जो एक हिस्टैरिसीस लूप बनाता है, तेजी से बदलते इनपुट के साथ भी आउटपुट संक्रमण को स्थिर करता है।
यह ऐसे काम करता है:
ट्रिगर वोल्टेज (वीटी) की गणना सूत्र के साथ की जाती है,
यदि आउटपुट (v)बाहर) सकारात्मक संतृप्ति (+वी पर हैबैठा), तब वीटी सकारात्मक है।यदि vout नकारात्मक संतृप्ति (-v पर हैबैठा), तब वीटी नकारात्मक है।
दो दहलीज बिंदु हैं:
• ऊपरी दहलीज (VUT): जब आउटपुट +V हैबैठा
• लोअर थ्रेसहोल्ड (VLT): जब आउटपुट -V हैबैठा
यहां बताया गया है कि सर्किट कैसे व्यवहार करता है:
• जब इनपुट वोल्टेज (वी)में) वीटी से अधिक है, आउटपुट (वी)हे) -v पर जाता हैबैठा।
• जब VIN VT से कम है, vहे +v पर जाता हैबैठा।
जब इनपुट वोल्टेज (VIN) ऊपरी सीमा (VUT) से नीचे होता है, तो आउटपुट सकारात्मक संतृप्ति (+V पर रहता है)बैठा)।जैसे ही इनपुट वोल्टेज ऊपरी दहलीज (VUT) से अधिक हो जाता है, आउटपुट नकारात्मक संतृप्ति (-v) पर फ़्लिप करता हैबैठा)।आउटपुट इस स्थिति में रहता है जब तक कि इनपुट वोल्टेज निचले दहलीज (VLT) के नीचे नहीं गिरता है, जिस बिंदु पर आउटपुट सकारात्मक संतृप्ति पर वापस स्विच करता है (+Vबैठा)।
तो, आउटपुट केवल तभी बदलता है जब इनपुट वोल्टेज ऊपरी या निचले दहलीज (VUT और VLT) को पार करता है।इन दो थ्रेसहोल्ड के बीच, आउटपुट इनपुट वोल्टेज में परिवर्तन की परवाह किए बिना +vsat या vsat पर स्थिर रहता है।इस रेंज को "डेड बैंड" या "हिस्टैरिसीस चौड़ाई" (एच) के रूप में जाना जाता है।
चित्र 8: इनपुट और आउटपुट तरंग
चित्र 9: इनवर्टिंग श्मिट ट्रिगर फॉर्म
एक इनवर्टिंग श्मिट ट्रिगर की स्थानांतरण विशेषताएं ग्राफ पर एक आयत आकार का निर्माण करती हैं।इस आयत को हिस्टैरिसीस लूप कहा जाता है।यह दर्शाता है कि आउटपुट तब तक रहता है जब तक कि इनपुट वोल्टेज थ्रेशोल्ड स्तरों में से एक को पार नहीं करता है।इसके अलावा, हिस्टैरिसीस लूप को "डेड बैंड" या "डेड ज़ोन" के रूप में भी जाना जाता है क्योंकि आउटपुट इस रेंज के भीतर इनपुट सिग्नल के जवाब में नहीं बदलता है।
हिस्टैरिसीस लूप (एच) की चौड़ाई की गणना निम्नानुसार की जाती है:
इसका मतलब है कि हिस्टैरिसीस लूप की चौड़ाई दोगुनी ट्रिगरिंग वोल्टेज (वीटी) है।
इनवर्टिंग श्मिट ट्रिगर के अनुप्रयोग
इनवर्टिंग श्मिट ट्रिगर का उपयोग व्यापक रूप से तरंग आकार में किया जाता है, जिसमें उतार -चढ़ाव वाले एनालॉग इनपुटों को स्थिर डिजिटल संकेतों में परिवर्तित किया जाता है।वे पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन (पीडब्लूएम) सिस्टम और थरथरानवाला सर्किट में अच्छे हैं, जहां लगातार सिग्नल थ्रेसहोल्ड परिचालन विश्वसनीयता सुनिश्चित करते हैं।और संकेतों को उल्टा करने की उनकी क्षमता उन्हें उलट लॉजिक स्टेट्स की आवश्यकता वाले सर्किट के लिए उपयुक्त बनाती है, जैसे कि कुछ स्वचालित नियंत्रण और समय सर्किट।
इनवर्टिंग श्मिट ट्रिगर के फायदे
श्मिट ट्रिगर को इनवर्ट करने का मुख्य लाभ संकेतों को संभालने में उनका लचीलापन है जहां उल्टा आउटपुट उपयोगी है।यह सुविधा डिजाइनरों को अभिनव सर्किट डिजाइन बनाने की अनुमति देती है, विशेष रूप से जटिल डिजिटल और समय अनुप्रयोगों में जहां सटीक सिग्नल प्रोसेसिंग की आवश्यकता होती है।
नॉन-इनवर्टिंग श्मिट ट्रिगर
नॉन-इनवर्टिंग श्मिट ट्रिगर इनपुट और आउटपुट सिग्नल के बीच समान ध्रुवीयता बनाए रखते हैं।एक उच्च आउटपुट का उत्पादन तब होता है जब इनपुट ऊपरी सीमा से अधिक हो जाता है, और आउटपुट कम हो जाता है जब इनपुट निचले दहलीज से नीचे गिरता है।इनवर्टिंग ट्रिगर के समान, गैर-इनवर्टिंग ट्रिगर आउटपुट को स्थिर करने के लिए एक प्रतिक्रिया तंत्र का उपयोग करते हैं, इनपुट विविधताओं के बावजूद विश्वसनीय प्रदर्शन सुनिश्चित करते हैं।
यह ऐसे काम करता है:
गैर-इनवर्टिंग टर्मिनल (V+) पर वोल्टेज की तुलना इनवर्टिंग टर्मिनल (V-) पर वोल्टेज के साथ की जाती है, जो (= 0V) पर सेट है
विचार करने के लिए दो शर्तें हैं:
• जब वी+> वी- आउटपुट वोल्टेज VO =+Vबैठा
• कब
वी+
दोनों इनपुट वोल्टेज (वी)में) और आउटपुट वोल्टेज (वी)हे) नॉन-इनवर्टिंग टर्मिनल (वी) पर वोल्टेज को प्रभावित करें+)।सुपरपोजिशन प्रमेय का उपयोग करते हुए, हम v पा सकते हैं+।
जब वीहे खड़ा है:
जब वीमें खड़ा है:
V पर कुल वोल्टेज+ है
ट्रिगरिंग अंक:
सकारात्मक संतृप्ति
• जब वीहे IS +Vबैठा, आउटपुट +V पर स्विच करता हैबैठा जब वी+ पार करता है 0v।
• स्विचिंग बिंदु पर, वीमें= वीटी और वी+ = 0v।
वी के लिए समीकरण का उपयोग करना+:
वीटी के लिए हल:
यह निचला दहलीज बिंदु (VLT) है।
नकारात्मक संतृप्ति
• जब VO -V हैबैठा, आउटपुट -वी पर स्विच करता हैबैठा जब वी+ पार करता है 0v।
• स्विचिंग बिंदु पर, वीमें = वीटी और वी+ = 0v।
वी के लिए समीकरण का उपयोग करना+:
वीटी के लिए हल:
यह ऊपरी सीमा बिंदु (VUT) है।
हिस्टैरिसीस चौड़ाई (एच) ऊपरी और निचले दहलीज बिंदुओं के बीच का अंतर है:
यह हिस्टैरिसीस लूप की चौड़ाई को दर्शाता है, जो इनपुट वोल्टेज की सीमा को दर्शाता है जहां आउटपुट नहीं बदलता है।
चित्रा 10: गैर-इनवर्टिंग श्मिट इनपुट और आउटपुट वेवफॉर्म और श्मिट ट्रिगर फॉर्म
गैर-इनवर्टिंग श्मिट ट्रिगर के अनुप्रयोग
नॉन-इनवर्टिंग Schmitt ट्रिगर का उपयोग मुख्य रूप से सिग्नल कंडीशनिंग में इनपुट सिग्नल से शोर को फ़िल्टर करने के लिए किया जाता है, जिससे उन्हें शोरगुल एनालॉग इनपुट से स्वच्छ डिजिटल आउटपुट की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बन जाता है।उन्हें साइनसोइडल इनपुट से स्क्वायर तरंगों को उत्पन्न करने और यांत्रिक स्विच के लिए सर्किटों को डिबाउट करने में भी आवश्यकता होती है, जो स्थिर और विश्वसनीय सक्रियता प्रदान करती है।
नॉन-इनवर्टिंग श्मिट ट्रिगर के लाभ
गैर-इनवर्टिंग श्मिट ट्रिगर का मुख्य लाभ उनका सीधा सिग्नल प्रोसेसिंग है, आउटपुट स्टेट्स को इनपुट के साथ निकटता से संरेखित करना और शोर-प्रेरित त्रुटियों को कम करना।यह सादगी, समायोज्य थ्रेशोल्ड स्तरों के साथ संयुक्त, नॉन-इनवर्टिंग ट्रिगर को इलेक्ट्रॉनिक्स की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए उपयुक्त बनाती है, बुनियादी उपभोक्ता उपकरणों से लेकर उन्नत औद्योगिक प्रणालियों तक।
IC 555 का उपयोग करके Schmitt ट्रिगर
चित्र 11: Schmitt 555 IC का उपयोग करके ट्रिगर
इस सर्किट को IC555 के साथ बुनियादी इलेक्ट्रॉनिक घटकों का उपयोग करके इकट्ठा किया जा सकता है।IC555 के पिन 4 और 8 VCC आपूर्ति से जुड़े हैं, जबकि Pins 2 और 6 को एक साथ छोटा किया जाता है, एक संधारित्र के माध्यम से इनपुट प्राप्त किया जाता है।
इन दो पिनों का सामान्य कनेक्शन बिंदु दो प्रतिरोधों, R1 और R2 से बने वोल्टेज डिवाइडर का उपयोग करके एक बाहरी पूर्वाग्रह वोल्टेज के साथ प्रदान किया जा सकता है।आउटपुट अपनी स्थिति को बनाए रखता है जब इनपुट दो सीमा मानों के बीच होता है, जिसे हिस्टैरिसीस के रूप में जाना जाता है, जिससे सर्किट को मेमोरी तत्व के रूप में कार्य करने की अनुमति मिलती है।
थ्रेसहोल्ड को दो-तिहाई VCC और पर सेट किया गया है एक-तिहाई VCC।ऊपरी तुलनित्र दो-तिहाई VCC पर संचालित होता है, जबकि निचला तुलनित्र एक तिहाई VCC पर संचालित होता है।इनपुट वोल्टेज की तुलना इनसे की जाती है एक अलग तुलनित्र का उपयोग करके थ्रेसहोल्ड, बाद में सेटिंग या रीसेटिंग फ्लिप-फ्लॉप (एफएफ)।तुलना परिणाम के आधार पर, आउटपुट स्विच करता है उच्च या निम्न अवस्था।
ट्रांजिस्टर का उपयोग करके Schmitt ट्रिगर
चित्रा 12: ट्रांजिस्टर का उपयोग करके Schmitt ट्रिगर
इसे इस सर्किट के लिए दो ट्रांजिस्टर के साथ बुनियादी इलेक्ट्रॉनिक घटकों के साथ इकट्ठा किया जा सकता है।जब इनपुट वोल्टेज (वी)में) 0 V है, ट्रांजिस्टर T1 का संचालन नहीं करता है, जबकि ट्रांजिस्टर T2 करता है, संदर्भ वोल्टेज के कारण (v (v)संदर्भ) वोल्टेज 1.98 के साथ।नोड बी में, सर्किट एक वोल्टेज डिवाइडर के रूप में कार्य करता है, और वोल्टेज की गणना निम्नलिखित अभिव्यक्तियों का उपयोग करके की जा सकती है:
ट्रांजिस्टर टी 2 का संचालन वोल्टेज कम है, जिसमें एमिटर टर्मिनल 0.7 वी पर है, जो कि बेस टर्मिनल से 1.28 वी पर कम है।
जब इनपुट वोल्टेज बढ़ता है, तो ट्रांजिस्टर टी 1 का संचालन करना शुरू हो जाता है, जिससे ट्रांजिस्टर टी 2 के बेस टर्मिनल वोल्टेज को छोड़ दिया जाता है।जब ट्रांजिस्टर टी 2 का संचालन बंद हो जाता है, तो आउटपुट वोल्टेज बढ़ता है।
जैसे-जैसे ट्रांजिस्टर T1 के बेस टर्मिनल में इनपुट वोल्टेज कम हो जाता है, T1 को निष्क्रिय कर देता है क्योंकि इसका बेस टर्मिनल वोल्टेज 0.7 V से अधिक हो जाता है। यह तब होता है जब एमिटर करंट कम हो जाता है, जिससे ट्रांजिस्टर फॉरवर्ड-एक्टिव मोड में प्रवेश करता है।नतीजतन, T2 के कलेक्टर और बेस टर्मिनल वोल्टेज, T2 के माध्यम से एक छोटे से करंट की अनुमति देते हैं, जो कि एमिटर वोल्टेज को और कम करता है और T1 को बंद कर देता है।
T1 को निष्क्रिय करने के लिए, इनपुट वोल्टेज को 1.3V तक छोड़ने की आवश्यकता होती है।इस प्रकार, दो दहलीज वोल्टेज 1.9V और 1.3V हैं।
सिंपल ऑसिलेटर और स्विच डिबाउंटिंग श्मिट ट्रिगर का उपयोग करके
चित्र 13: श्मिट ट्रिगर थरथरानवाला
सरल थरथरानवाला
श्मिट ट्रिगर अपने दोहरे दहलीज स्तर के कारण, 555 टाइमर के समान सरल ऑसिलेटर के रूप में कार्य कर सकते हैं।वे स्वायत्त रूप से लगातार घड़ी दालों या समय संदर्भ के लिए आवश्यक आवधिक संकेतों को उत्पन्न करते हैं।दोलन प्रक्रिया इन थ्रेसहोल्ड के माध्यम से कैपेसिटर के अनुमानित चार्जिंग और डिस्चार्जिंग पर निर्भर करती है।यह उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स और औद्योगिक प्रणालियों दोनों में विभिन्न समय और तरंग उत्पादन कार्यों के लिए Schmitt ट्रिगर को आदर्श बनाता है।
चित्रा 14: श्मिट ट्रिगर डिबाउनिंग
स्विच डिबाउंटिंग
स्विचिंग स्विच में श्मिट ट्रिगर की आवश्यकता होती है।मैकेनिकल स्विच अक्सर अपनी शारीरिक विशेषताओं के कारण शोर के संकेतों का उत्पादन करते हैं, जैसे लोच या वसंत, कई, अनपेक्षित सिग्नल संक्रमण के लिए अग्रणी।एक अवरोधक-कैपेसिटर (आरसी) सर्किट के साथ श्मिट ट्रिगर को जोड़कर, इस शोर को साफ किया जाता है, यह सुनिश्चित करना कि प्रत्येक स्विच प्रेस एक एकल, साफ पल्स उत्पन्न करता है।यह सेटअप इलेक्ट्रॉनिक सर्किट की विश्वसनीयता और प्रदर्शन में सुधार करता है, विशेष रूप से उपभोक्ता उपकरणों और औद्योगिक नियंत्रणों में जहां सटीक इनपुट क्रियाओं की आवश्यकता होती है।
श्मिट ट्रिगर और तुलनित्र के बीच के अंतर
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पहलू |
श्मिट ट्रिगर |
मानक तुलनित्र |
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मौलिक प्रचालन |
सकारात्मक का उपयोग करके हिस्टैरिसीस के साथ तुलनित्र प्रतिक्रिया |
दो इनपुट सिग्नल के साथ ऑप-एम्प सर्किट |
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निर्गम संक्रमण |
हिस्टैरिसीस के कारण स्थिर और विश्वसनीय |
इनपुट सिग्नल के आधार पर उच्च या निम्न |
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इनपुट उतार -चढ़ाव का जवाब |
विशिष्ट इनपुट वोल्टेज थ्रेसहोल्ड में परिवर्तन |
मामूली इनपुट में उतार -चढ़ाव के साथ तेजी से टॉगल |
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अनुप्रयोग |
किसी भी तरंग को एक वर्ग तरंग में परिवर्तित करता है |
शून्य क्रॉसिंग डिटेक्टर, विंडो डिटेक्टर |
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संवेदनशीलता समायोजन |
ठीक ट्यूनिंग हिस्टैरिसीस चौड़ाई |
अतिरिक्त बाहरी सर्किटरी की आवश्यकता है |
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सीमा -सीमा |
ऊपरी (vut) और लोअर (VLT) थ्रेसहोल्ड |
0V या VREF (संदर्भ वोल्टेज) पर परिभाषित किया गया |
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हिस्टैरियस |
वर्तमान, vh = vut - vlt |
मौजूद नहीं, हिस्टैरिसीस वोल्टेज शून्य है |
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बाह्य संदर्भ वोल्टेज |
आवश्यक नहीं |
लागू किया जाना चाहिए |
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प्रतिक्रिया |
सकारात्मक प्रतिक्रिया का उपयोग करता है |
लूप कॉन्फ़िगरेशन खोलें, कोई फीडबैक लूप नहीं |
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लाभ |
सुसंगत, शोर-प्रतिरोधी आउटपुट |
सरल, अतिरिक्त घटकों के बिना कम स्थिर |
श्मिट ट्रिगर और बफ़र्स के बीच अंतर
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पहलू |
श्मिट ट्रिगर |
बफ़र्स |
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मौलिक प्रचालन |
एनालॉग सिग्नल को डिजिटल में परिवर्तित करता है शोर के संकेतों को साफ करना। |
बड़े ड्राइव करने के लिए इनपुट सिग्नल को बढ़ाता है अपने तर्क स्थिति को बदल दिए बिना लोड। |
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निर्गम संक्रमण |
हिस्टैरिसीस के कारण तेज संक्रमण, जो निश्चित स्विचिंग के लिए अनुमति देता है। |
प्रत्यक्ष, तेज संक्रमण जो दोहराता है इनपुट लॉजिक स्टेट। |
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इनपुट उतार -चढ़ाव का जवाब |
उत्तरदायी;संक्षिप्त के खिलाफ आउटपुट को स्थिर करता है, हिस्टैरिसीस के कारण अप्रासंगिक उतार -चढ़ाव। |
कम उत्तरदायी;सीधे किसी भी प्रसारित करता है आउटपुट के लिए उतार -चढ़ाव। |
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अनुप्रयोग |
सिग्नल कंडीशनिंग और आदर्श में उपयोग किया जाता है विद्युत शोर के साथ वातावरण |
सिग्नल सुनिश्चित करने के लिए डिजिटल सर्किट में उपयोग किया जाता है लंबी दूरी या उच्च लोड सर्किट में अखंडता। |
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संवेदनशीलता समायोजन |
हिस्टैरिसीस चौड़ाई के माध्यम से समायोज्य;हो सकता है विभिन्न शोर स्तरों के लिए ट्यून किया गया। |
आमतौर पर तय किया गया है, बफर डिजाइन के आधार पर और समायोजित नहीं किया जा सकता है। |
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सीमा -सीमा |
स्विचिंग के लिए दो दहलीज स्तर की सुविधा है, जो शोर प्रतिरक्षा में मदद करता है। |
इनपुट लॉजिक से मेल खाने वाला एक दहलीज स्तर स्तर। |
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हिस्टैरियस |
हां, इसमें हिस्टैरिसीस होता है जो मदद करता है शोर इनपुट को स्थिर करना। |
नहीं, हिस्टैरिसीस का अभाव है, उन्हें कम बनाता है शोर के खिलाफ प्रभावी। |
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बाह्य संदर्भ वोल्टेज |
स्विचिंग सेट करने के लिए लागू किया जा सकता है थ्रेसहोल्ड। |
लागू नहीं;इनपुट के आधार पर संचालित होता है वोल्टेज सीधे। |
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प्रतिक्रिया |
बनाने के लिए सकारात्मक प्रतिक्रिया अच्छी है हिस्टैरिसीस इफेक्ट। |
कोई प्रतिक्रिया तंत्र शामिल नहीं;एक के रूप में संचालित होता है सरल सिग्नल एम्पलीफायर। |
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लाभ |
शोर वातावरण के लिए उत्कृष्ट;कम कर देता है सिग्नल बकवास और गलत ट्रिगर। |
सरल डिजाइन, कम लागत और प्रभावी पर प्रभावी गिरावट के बिना संकेत आयाम बनाए रखना। |
सीएमओएस श्मिट ट्रिगर
चित्र 15: सीएमओएस श्मिट ट्रिगर
CMOS तकनीक कम बिजली के स्तर पर संचालित करने के लिए सक्षम करके Schmitt ट्रिगर में काफी सुधार करती है।यह सुधार बैटरी-संचालित और पोर्टेबल उपकरणों के लिए आवश्यक है जहां ऊर्जा दक्षता की आवश्यकता है।Schmitt Triggers में पूरक धातु-ऑक्साइड-सेमिकंडक्टर (CMOS) तकनीक का उपयोग CMOS घटकों की कम स्थिर बिजली की खपत का लाभ उठाता है।
CMOS तकनीक को एकीकृत करने से Schmitt ट्रिगर कम ऊर्जा खींचने की अनुमति देता है और संचालन के दौरान गर्मी उत्पादन को कम करता है, विश्वसनीयता और स्थायित्व को बढ़ाता है।यह लंबे परिचालन जीवनकाल और न्यूनतम रखरखाव की आवश्यकता वाले उपकरणों के लिए अच्छा है।CMOS- आधारित Schmitt ट्रिगर भी अन्य आधुनिक अर्धचालक प्रक्रियाओं के साथ प्रौद्योगिकी की स्केलेबिलिटी और संगतता से लाभान्वित होते हैं।यह उन्हें डिजिटल और मिश्रित-संकेत वातावरण में व्यापक रूप से लागू करता है।
CMOS Schmitt ट्रिगर पारंपरिक थ्रेशोल्ड लॉजिक कार्यक्षमता को उन्नत कम-शक्ति सेमीकंडक्टर तकनीक के साथ जोड़ती है, जिससे उन्हें परिष्कृत इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाया गया है।ये एप्लिकेशन ऑटोमोटिव और औद्योगिक सेटिंग्स में एम्बेडेड सिस्टम से लेकर उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स तक उच्च दक्षता और कॉम्पैक्ट डिज़ाइन की आवश्यकता होती है।CMOS प्रौद्योगिकी का रणनीतिक उपयोग समकालीन इलेक्ट्रॉनिक डिजाइन में उनकी विकसित भूमिका पर जोर देते हुए, Schmitt ट्रिगर के आंतरिक लाभों को बढ़ाता है।
सेंसर पर श्मिट ट्रिगर प्रभाव
Schmitt ट्रिगर तकनीक, जो शोर को कम करता है और स्थिर संकेतों का उत्पादन करता है, आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स में आवश्यक है क्योंकि यह सेंसर सटीकता और विश्वसनीयता में सुधार करता है।इसका उपयोग तापमान, ध्वनि और हल्के सेंसर में किया जाता है ताकि अवांछित संकेतों को फ़िल्टर किया जा सके और झूठी रीडिंग को कम किया जा सके।सही थ्रेसहोल्ड सेट करके और छोटे इनपुट विविधताओं की अवहेलना करके जब तक कि एक बड़ी सीमा पार नहीं हो जाती है, यह विधि शोर को खत्म करते हुए सेंसर प्रदर्शन में सुधार करती है।
Schmitt ट्रिगर सेंसर सक्रियण का प्रबंधन करते हैं, उन्हें विशिष्ट परिस्थितियों के आधार पर या बंद करने, शक्ति को बचाने और सेंसर जीवन का विस्तार करने के आधार पर।वे विभिन्न संकेतों के लिए थ्रेसहोल्ड को समायोजित करके एक सेंसर की माप सीमा बढ़ाते हैं, जिससे विभिन्न वातावरणों में सटीक माप सक्षम होते हैं।Schmitt ट्रिगर की स्थापना में उपयुक्त थ्रेसहोल्ड चुनना शामिल है, और एक बार सेट होने के बाद, वे स्वचालित रूप से काम करते हैं, निरंतर समायोजन के बिना सुसंगत और सटीक रीडिंग प्रदान करते हैं।Schmitt ट्रिगर सेंसर सिस्टम में सुधार करते हैं, जिससे वे सटीक और विश्वसनीय होते हैं, और आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स में सेंसर का उपयोग करने और उपयोग करने के लिए किसी के लिए फायदेमंद होते हैं।
श्मिट ट्रिगर के लाभ और नुकसान
बेहतर शोर प्रतिरक्षा के साथ बढ़ाया प्रदर्शन
श्मिट ट्रिगर अपने उत्कृष्ट शोर प्रतिरक्षा के कारण आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में सुधार के लिए उपयोगी हैं।वे अप्रासंगिक संकेतों और शोर को फ़िल्टर करते हैं, यह सुनिश्चित करते हुए कि आउटपुट स्थिर और स्पष्ट रहे।इस विश्वसनीयता की आवश्यकता सटीक अनुप्रयोगों में है, शोर के कारण होने वाली त्रुटियों और परिचालन अनिश्चितता को रोकना।Schmitt विभिन्न परिस्थितियों में लगातार उत्पादन को बनाए रखने की क्षमता को ट्रिगर करता है, झूठी ट्रिगरिंग से बचने में मदद करता है।
इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों में बहुमुखी प्रतिभा
Schmitt ट्रिगर की बहुमुखी प्रतिभा उन्हें विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों में व्यापक रूप से उपयोग की जाती है।वे मैकेनिकल स्विच में इनपुट्स को डिब्यून करने के लिए समय सर्किट में सटीक दोलनों को उत्पन्न करने से लेकर भूमिकाओं में कार्यरत हैं।यह लचीलापन उन्हें इलेक्ट्रॉनिक डिजाइन में एक प्रमुख घटक बनाता है, जो कार्यात्मकताओं की एक विस्तृत श्रृंखला के अनुकूल है।
डिजाइन चुनौतियां और अंशांकन जटिलता
हालांकि, श्मिट ट्रिगर भी डिजाइन चुनौतियां प्रस्तुत करते हैं।सिग्नल संक्रमण के लिए सही थ्रेसहोल्ड सेट करना हिस्टैरिसीस वक्र के सटीक अंशांकन की आवश्यकता होती है।इंजीनियरों को स्थिरता के साथ जवाबदेही को संतुलित करने के लिए इन थ्रेसहोल्ड को ध्यान से समायोजित करना चाहिए, जो सर्किट डिजाइन को जटिल कर सकता है।इष्टतम प्रदर्शन को प्राप्त करने से इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम में जटिलता जोड़ते हुए, सावधानीपूर्वक ट्यूनिंग की आवश्यकता होती है।
उच्च शक्ति खपत
श्मिट ट्रिगर आमतौर पर हिस्टैरिसीस के लिए आवश्यक अतिरिक्त घटकों, जैसे फीडबैक प्रतिरोधों के कारण बुनियादी तुलनित्रों की तुलना में अधिक शक्ति का उपभोग करते हैं।यह उच्च शक्ति की मांग ऊर्जा-संवेदनशील अनुप्रयोगों में एक दोष हो सकती है जहां दक्षता की आवश्यकता होती है।
श्मिट ट्रिगर के अनुप्रयोग
विविध औद्योगिक और वाणिज्यिक जरूरतों को पूरा करने के लिए Schmitt ट्रिगर विभिन्न रूपों और पैकेजों में व्यापक रूप से उपलब्ध हैं।इलेक्ट्रॉनिक घटकों के बाजार में, वे अक्सर बफ़र्स या इनवर्टर जैसे उपकरणों के भीतर एकीकृत होते हैं।हालांकि, ऐसे सभी डिवाइस श्मिट ट्रिगर तकनीक का उपयोग नहीं करते हैं।उदाहरण के लिए, 74HC04 HEX इन्वर्टर में Schmitt ट्रिगर इनपुट शामिल हैं, जिससे यह शोर की स्थिति में प्रभावी है।इसी तरह, 4081 क्वाड और गेट में Schmitt ट्रिगर इनपुट हैं, सिग्नल अखंडता को बढ़ाते हैं।
Schmitt ट्रिगर दोनों DIP (दोहरी इन-लाइन पैकेज) और SMD (सरफेस माउंट डिवाइस) रूपों में उपलब्ध हैं, जो विभिन्न विधानसभा विधियों और डिजाइन आवश्यकताओं के लिए खानपान करते हैं।सही पैकेज चुनना एप्लिकेशन की विशिष्ट आवश्यकताओं पर निर्भर करता है, जैसे कि अंतरिक्ष की कमी और विनिर्माण वरीयताएँ।
Schmitt Triggers सरल DIY इलेक्ट्रॉनिक्स से लेकर उन्नत औद्योगिक प्रणालियों तक, परियोजनाओं की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए उपयुक्त हैं।वे सिग्नल अखंडता को बढ़ाते हैं और इलेक्ट्रॉनिक सर्किट प्रदर्शन में सुधार करते हैं, जिससे उन्हें हॉबीस्ट और पेशेवर इलेक्ट्रॉनिक्स इन्वेंटरी दोनों में आवश्यकता होती है।
निष्कर्ष
Schmitt ट्रिगर इलेक्ट्रॉनिक डिजाइन का एक प्रमुख हिस्सा है, जो विभिन्न उद्देश्यों के लिए सटीक, विश्वसनीयता और बहुमुखी प्रतिभा प्रदान करता है।यह सिग्नल शोर को कम करने में मदद करता है और ऊर्जा-कुशल सीएमओएस तकनीक का एक अनिवार्य हिस्सा है।जबकि श्मिट ट्रिगर को डिजाइन और कैलिब्रेट करना जटिल हो सकता है, शोर में कमी और स्थिरता में उनके लाभ उत्कृष्ट हैं।वे कई क्षेत्रों में, सेंसर सिग्नल कंडीशनिंग से लेकर उन्नत डिजिटल सर्किट तक, विकसित प्रौद्योगिकी में उनके स्थायी महत्व और लचीलेपन को दर्शाते हैं।उनके इतिहास, तकनीकी पहलुओं और व्यावहारिक उपयोगों को समझना श्मिट ट्रिगर के चल रहे महत्व और भविष्य के इलेक्ट्रॉनिक नवाचारों में उनकी भूमिका पर प्रकाश डालता है।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न [FAQ]
1. एक श्मिट ट्रिगर क्या करता है?
एक Schmitt ट्रिगर एक इलेक्ट्रॉनिक सर्किट है जो सिग्नल वोल्टेज स्तर डिटेक्टर और कनवर्टर के रूप में कार्य करता है।यह अलग -अलग इनपुट सिग्नल को स्थिर डिजिटल आउटपुट सिग्नल में बदलने का कार्य करता है।एक श्मिट ट्रिगर की मुख्य विशेषता इसकी हिस्टैरिसीस है, एक विशेषता जो दो अलग -अलग थ्रेशोल्ड वोल्टेज स्तरों को शामिल करती है: एक कम से उच्च (ऊपरी दहलीज) में संक्रमण के लिए और दूसरा उच्च से निम्न (निचली दहलीज) में संक्रमण के लिए।यह दोहरी दहलीज कार्रवाई शोर को खत्म करने में मदद करती है और स्वच्छ, तेज संक्रमण प्रदान करती है, जो उन संकेतों को स्थिर करने के लिए सहायक है जो शोर हो सकते हैं या इसमें उतार -चढ़ाव वाले आयाम हो सकते हैं।
2. हम तुलनित्र के बजाय Schmitt ट्रिगर का उपयोग क्यों करते हैं?
जबकि Schmitt ट्रिगर और तुलनित्र दोनों का उपयोग वोल्टेज स्तरों की तुलना के लिए किया जाता है, श्मिट ट्रिगर को अधिक शोर प्रतिरक्षा और सिग्नल स्थिरता की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों में पसंद किया जाता है।एक तुलनित्र एक उच्च या निम्न अवस्था को आउटपुट करता है, जो इस बात पर निर्भर करता है कि इनपुट वोल्टेज एकल दहलीज मूल्य से ऊपर या नीचे है या नहीं।यह आउटपुट के तेजी से टॉगलिंग को जन्म दे सकता है यदि इनपुट सिग्नल दहलीज के चारों ओर घूमता है, खासकर अगर सिग्नल शोर है।Schmitt ट्रिगर, अपने दो अलग -अलग सीमा स्तर के साथ, सिग्नल शोर की उपस्थिति में भी उच्च और निम्न राज्यों के बीच एक स्पष्ट अंतर प्रदान करके इस समस्या से बचा जाता है, जिससे आउटपुट को स्थिर किया जाता है।
3. क्या एक श्मिट ट्रिगर एक इन्वर्टर है?
एक Schmitt ट्रिगर को आवश्यकता के आधार पर एक इन्वर्टर या एक गैर-इन्वर्टर के रूप में कार्य करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है।अपने मूल रूप में, एक SCHMITT ट्रिगर एक उच्च संकेत को आउटपुट करता है जब इनपुट वोल्टेज निचले दहलीज से नीचे गिरता है और एक कम सिग्नल जब इनपुट ऊपरी सीमा से अधिक हो जाता है।यदि एक इनवर्टिंग श्मिट ट्रिगर के रूप में डिज़ाइन किया गया है, तो यह इनपुट लॉजिक को उलट देता है, जिसका अर्थ है कि आउटपुट कम होता है जब इनपुट ऊपरी सीमा से ऊपर होने पर निचले दहलीज और उच्च से नीचे होता है।इसलिए, क्या एक Schmitt ट्रिगर एक इन्वर्टर के रूप में कार्य करता है, इसके विशिष्ट सर्किट कॉन्फ़िगरेशन पर निर्भर करता है।
4. श्मिट ट्रिगर का उपयोग कहां किया जाता है?
Schmitt शोर या एनालॉग इनपुट से स्वच्छ डिजिटल संकेतों की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों में ट्रिगर करता है।वे आमतौर पर सिग्नल कंडीशनिंग के लिए उपयोग किए जाते हैं ताकि उन्हें डिजिटल सर्किट में खिलाने से पहले सेंसर आउटपुट को शुद्ध किया जा सके, शोरगुल या साइनसोइडल इनपुट से स्थिर संकेतों का उत्पादन करने के लिए ऑसिलेटर्स में स्क्वायर वेव जनरेशन, यांत्रिक उछाल के बावजूद एक एकल आउटपुट संक्रमण सुनिश्चित करने के लिए स्विच करना, और संचार प्रणालियों मेंलंबी दूरी के संकेतों की व्याख्या करें जो नीचा या संचित शोर हो सकता है।
5. श्मिट ट्रिगर का मूल्य क्या है?
एक Schmitt ट्रिगर का मूल्य डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम में सिग्नल स्थिरता और शोर प्रतिरक्षा प्रदान करने की क्षमता में निहित है।इसकी दोहरी-दहलीज सुविधा सिग्नल शोर या हस्तक्षेप से प्रेरित त्रुटियों के बिना डिजिटल लोगों में शोर या एनालॉग सिग्नल को परिवर्तित करने में मदद करती है।यह क्षमता इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम की विश्वसनीयता और प्रदर्शन को बढ़ाने में सबसे अच्छी है, विशेष रूप से उच्च विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के अधीन वातावरण में।इस प्रकार, Schmitt ट्रिगर मजबूत डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों में अपरिहार्य हैं।