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施密特觸發器磁滯可提供無噪聲的開關和輸出
施密特觸發器的壽命比一些工程師還活著，并且就像比較器一樣，它們一直是跟蹤兩個電壓狀態之間切換的基本組件。如今，施密特觸發器已集成到IC設計中，或者它們可在中壓電路中用作簡單的模擬比較器。隨著市場上各種運算放大器的推出，很容易為各種模擬應用創建施密特觸發電路。
就像比較器一樣，施密特觸發器可以設計成具有滯后特性，從而對噪聲不敏感。為了確保在切換過程中不受噪聲干擾，需要仔細設計施密特觸發器滯后窗口，以適應輸入觸發信號上的任何噪聲。以下是在施密特觸發器電路中設計滯后窗口的方法，以及為什么您可能想在模擬系統中使用施密特觸發器而不是比較器電路。
為什么使用施密特觸發器而不是比較器？
施密特觸發器與比較器電路密切相關。施密特觸發器和比較器基本上是相同的電路。當向電路中添加一些正反饋時，任何比較器都將成為施密特觸發器，從而增加磁滯。換句話說，所有的施密特觸發器都是比較器，由于增加了遲滯，它們被配置為以不同的轉換電壓進行切換。
有時將具有滯后的比較器與施密特觸發器區別開來，因為它們是完全不同的電路，但是它們本質上是相同類型的電路，并提供非常相似的功能。所有比較器都有一些內置的磁滯，而施密特觸發器由于電路中的正反饋環路而具有額外的磁滯。下表簡要比較了施密特觸發器和比較器電路的輸出和磁滯特性。
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滯后窗口大小是決定施密特觸發器電路抗噪聲能力的最重要參數；這將在下面更詳細地討論。為了了解這些特性是如何產生的，有助于分解施密特觸發器的常見拓撲，通常使用運算放大器來實現。
施密特觸發器滯后運算放大器
與不帶遲滯的典型基于運算放大器的比較器電路相比，施密特觸發器將具有一些額外的組件。通過正反饋環路增加一些滯后，可以提供施密特觸發器電路可以實現的抗噪聲能力。下面的電路圖中顯示了增加磁滯和控制閾值電壓電平的示例方法。該圖顯示了反相施密特觸發器電路，其中正反饋施加于同相輸入。
施密特觸發器電路具有滯后作用。
在該電路圖中，輸出電壓取決于閾值電壓值V hi和V lo。只需使用反饋回路中三個電阻的值即可計算輸出電壓。這些電阻形成一個分壓器，通過改變同相輸入端的參考電壓來同時設置上限和下限閾值電壓。上下閾值電壓的等式如下所示。
反饋環路中的分壓器設置施密特觸發器滯后。
在上述分壓電路中，在同相輸入端看到的電壓是閾值電壓；這相當于比較器電路中的參考電壓。一旦輸出電壓切換，在同相輸入端看到的閾值電壓也會切換狀態。這應該可以解釋為什么上限和下限閾值電壓取決于施密特觸發器電路的輸出。
總而言之，當輸入電壓升至高于V hi時，輸出電壓將從V +切換至V _。類似地，當輸入電壓降至V lo以下時，輸出電壓從V _切換至V +。對于同相施密特觸發器，從高到低的切換動作發生在相反的方向。通過在上述電路圖中選擇電阻，可以完全設置磁滯的屬性。對于同相施密特觸發器電路，輸入僅連接到運算放大器上的同相輸入網絡。
輸出波形
上述電路的輸出波形如下所示。在此波形中，我們可以看到有無磁滯情況之間的比較。如果波形沒有遲滯，則輸入上的噪聲會導致輸出在電源電壓值之間反彈。這就是為什么我們在比較器電路中添加一些磁滯以創建施密特觸發器的原因。通過將切換閾值移動到上升沿值以下（下降沿反之亦然），輸入上的少量噪聲將不會影響輸出電壓。
施密特觸發器輸出無遲滯（左）和有遲滯（右）。
施密特觸發器可以容忍的輸入信號上的噪聲電平與滯后窗口大致相同。在查看時域中的噪聲時，RMS噪聲水平通常是比較的合適度量。如果需要對照電路中的預期噪聲水平檢查施密特觸發器滯后窗口，則需要正確的電路設計和仿真工具集。
模擬施密特觸發器滯后
模擬施密特觸發器行為的主要工具是直流分析（用于設計反饋回路）和瞬態分析（用于檢查輸出波形）。當由運算放大器或晶體管構建這些電路時，您需要為這些子電路使用標準模型，以通過直流掃描和時域仿真產生準確的行為。