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施密特触发器使用两个晶体管

来源: edn
2022-07-26
类别:技术信息
eye 9
文章创建人 拍明芯城

原标题:施密特触发器使用两个晶体管

  此设计实例展示了如何向达林顿对添加正反馈以创建具有非常高电流增益(通常为 10,000)的施密特触发器。我不知道有任何类似的电路可以将其与除 IC 之外的电路进行比较。但是,它以非常简单的方式执行非常常见的功能。该电路可设计用于处理从毫安到安培范围内的负载电流,输入阻抗高于 100MO,以实现较低的负载电流。

  

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  图 1 双晶体管施密特触发器

  图 1显示了其“NPN”低电平有效版本的基本电路,图 2 显示了“PNP”高电平有效版本。R2 和 R3 在 Q1 的发射极产生电压(通过 R(L))。随着输入电压从零增加到公式 1 给出的 V on 点,Q1 开始开启。它的集电极电流将被 Q2 放大,拉低 V out,这将降低 Q1 发射极的电压,使其开启更多。这个过程将一直持续到 Q1 饱和,假设来自 R3 的正反馈大于由来自 Q1 发射极的电流引起的负反馈。

  

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  图2 Active-high版本

  等式 2 描述了这种情况;该等式应至少满足两倍。不等式越大,滞后量越大。方程。可以求解 2 以对等式所示的电路元件进行限制。3 代表 R(L) 和等式。4 代表 Rin(又名 R1)。方程。4和等式。5 还给出了 R3 的限值,该限值必须小于 R(L) 乘以 Q2 的增益,以保持 Rin 为正值;通常 R3 将是该数量的一半或更少。显然,如果 Q2 是高增益部分,它会有所帮助。选择 R3(和 V on)允许使用方程式计算 R2。6.

  

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  在“开”状态下,V out 近似于方程式。7. 因为主导项取决于 Q2 的增益,

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测量的电压通常有些不同,但通常在 2 到 3 伏范围内。R in 中的电流 也会加到 R2 上的电压中(方程式 9),如果 R1 太小,电流将显着增加 V R2 (实际上,如果 R in 为零,V out 将跟随 V in)。随着输入电压下降,输出将保持打开状态,直到 Q1 不再饱和。此时,正反馈将关闭 Q1 和 Q2。方程。图 8 描述了这个 V off 点。由于您通常希望将 R2 保持在最低值以使 V out保持 低电平,因此调整 V off 将依赖于改变 R1,但同样,此 V off 值取决于 Q1 和 Q2 的 beta。


  

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  这种松散定义的关断点是该电路的缺点之一。然而,仍然有很多应用程序不需要精确定义的行程点。通常,您会选择尽可能低的 R2 和 R3,记住流过 R(L) 的静态电流,并根据需要(或公式 4 允许)使 R1 尽可能大,并对任何 V off感到满意 你最终得到。另一个主要缺点是 Q2 导通时的电压相对较高,因此对于几安培以上的电流来说是不切实际的。这也将电路限制在更高的 V+ 电压,使其在比大多数 IC 更高的电流和电压下使用。


  图 3 是对图 1 的重新绘制,以包括三个额外的组件,这些组件将在许多应用程序中使用。如果发射极电压在关断状态下超过 6 至 7 伏,D1 可防止 Q1 基极-发射极结击穿。D2 降低了 R3 对通态输出电压的贡献。如果您使 R3 等于或小于 R2,则 D2 尤其重要。R4 改善了 Q2 的关断并防止它因 Q1 的漏电流而跳闸。

  

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  图 3 实际组件添加

  Q2 可能是达林顿晶体管(使 Q1 成为达林顿晶体管似乎没有什么优势)。或者,一个或两个晶体管可以是 MOSFET(对等式进行适当的更改)。


责任编辑:David

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