Trigger-ul Schmitt

Un montaj de foarte larga raspandire in electronica aplicata este si trigherul Schmitt. Montajul se comporta ca un adevarat releu, fiind caracterizat prin aceea ca iesirea sa este binara, adica se obtin totdeauna la iesire doua stari: inchis-deschis.
Sa consideram trigherul Schmitt ca fiind dreptunghiul din figura 85-a, avand tensiunea aplicata la intrare notata cu Ui, tensiunea obtinuta la iesire notata cu Ue, iar tensiunea de alimentare notata cu Ea. De asemenea, sa consideram ca semnalul aplicat la intrare este variabil in timp si are forma prezentata in figura 85-b. Pana ce tensiunea de intrare sa ajunga in punctul 1, tensiunea citita la iesire este foarte mica (apropiata de valoarea zero) si este notata cu Uemin.

In momentul in care tensiunea de la intrare ajunge in punctul 1, tensiunea de iesire trece brusc la o valoare Uemaxim.
Desi in continuare Ui creste, iar apoi incepe sa scada, se constata ca tensiunea de la iesire se mentine constanta la valoarea maxima capatata.
Cand semnalul de intrare ajunge in punctul 2, atunci tensiunea de la iesire sare brusc inapoi la valoarea Uemin.
Situatia cu iesirea avand valoarea Uemin se mentine pana in punctul 3 cand saltul se produce din nou, si asa mai departe.
Rezulta asadar ca ori de cate ori semnalul de intrare trece de la un prag numit prag superior la un prag numit prag inferior si invers schema basculeaza intre cele doua valori.
Diferenta Ui1a – Ui2 poarta denumirea de histerezis de comutatie si pentru montajele executate cu tranzistoare ea este de ordinul sutelor de milivolti.
Datorita acestei proprietati, trigherul Schrmitt are urmatoarele aplicatii:
– comutator (releu electronic) in tehnica de reglare si comanda;
– generator de impulsuri dreptunghiulare;
– formator de impulsuri dreptunghiulare din semnale variabile etc.
In principiu, schemele de trighere pot fi realizate cu tuburi electronice sau cu tranzistoare.
Dintre schemele de trighere cu tranzistoare cele mai folosite sunt cele realizate cu tranzistoare cu siliciu pentru faptul ca tensiunea de saturatie de pe colector este in jur de 0,2V, iar tensiunea de deschidere a tranzistorului in jurul valorii de 0,6V.
Schema unui trigher cu tranzistoare cu siliciu este aratat in figura 86. Din schema se vede ca este vorba de un amplificator de tensiune continua cu cuplaj direct intre colector, baza si emitor.

Schema se calculeaza asa fel ca pentru tensiuni sub pragul inferior, tranzistorul T1 sa fie blocat, iar tranzistorul T2 sa conduca.
Tensiunea de intrare (comanda) se cupleaza intre capatul rezistorului Rb1 si masa.
Tensiunea de iesire se culege intre colectorul lui T2 si masa.
Cand la intrare nu se aplica nici o tensiune sau este aplicata o tensiune mica, tranzistorul T1 este blocat. In schimb, tranzistorul T2 primofte prin Rc1 tensiune de polarizare, prin colectorul sau circuland curentul Ic1.
Acelasi curent Ic2 trece si prin RE la bornele acesteia apare tensiunea URE, tensiune ce contribuie in plus la blocarea tranzistorului T1.
Cand la baza lui T1 apare o tensiune pozitiva de comanda peste pragul superior (fig. 85 b), atunci apare curentul colector Ic1, in aceasta situatie tensiunea de la colectorul lui T1 scade mult, ceea ce are ca efect micsorarea substatiala a polarizarii bazei lui T2, practic T1 blocandu-se.
Aceasta trecere de la starea de conductie la cea de blocare a lui T2 se face brusc, motiv pentru care tensiunea masurata (culeasa) la colectorul sau are forme de salt, de impuls dreptunghiular.
La scaderea tensiunii de comanda (intrare) curentul de colector a lui T1 scade, tensiunea baza-emitor a lui incepe sa creasca, creste si tensiunea pe RE fapt ce duce in final la o basculare rapida a montajului.
Distanta dintre cele doua praguri de lucru poate fi modificata prin alegerea corespunzatoare a valorii rezistorului din emitor RE.
Tot din modificarea rezistorului RE se obtine si ridicarea sau coborirea celor doua praguri. De asemenea, valoarea tensiunilor de prag variaza si functie de tensiunea de alimentare a montajului.
In cele ce urmeaza se dau trei tabele, cuprinzand modul de variatie a diferitilor parametri ai unei scheme de trigher Schmitt, avand structura si valorile pieselor componente din figura 87. Tot in aceasta figura sunt trasate si curbele de variatie a unor parametri in functie de RE, pentru cazul alimentarii de la o sursa de 12V. Tensiunea de intrare in trigher se aplica printr-un rezistor de 10kohmi, tranzistorul T1 neavand o alta polarizare.

Curentul prin tranzistorul T2, pentru fiecare situatie din tabelele prezentate, se poate determina din raportul UE/RB; astfel, pentru cazul cand Ea=12V si RE=100ohmi rezulta un curent:
Ic2=UE/RE=0,62V/100ohmi=6,2mA

O prima aplicatie poate fi un senzor de lumina…

Articolul “Trigherul Schmitt” se gaseste in cartea “Electronica ajuta”, scrisa de I.C.Boghitoiu, aparuta in Colectia Cristal la Editura Albatros, in 1982.