由cmos門(mén)組成的施密特觸發(fā)器如圖2所示。電路中兩個(gè)cmos反相器串聯(lián),分壓電阻r1、r2將輸出端的電壓反饋到輸入端對(duì)電路產(chǎn)生影響。
(a)邏輯電路(b)邏輯符號(hào)
圖1 施密特電路的傳輸特性
圖2 cmos反相器組成的施密特觸發(fā)器
假定電路中cmos反相器的閾值電壓vth≈vdd/2,r1< r2,且輸入信號(hào)vi為三角波,下面分析電路的工作過(guò)程。
由電路不難看出,g1門(mén)的輸入電平vⅰ1決定著電路的狀態(tài),根據(jù)疊加原理有:
當(dāng)vⅰ=0v時(shí),g1門(mén)截止,g2門(mén)導(dǎo)通,輸出端vo=0v。此時(shí)vⅰ1≈0v。輸入從0v電壓逐漸增加,只要vⅰ1< vth,則電路保持vo=0v不變。當(dāng)vⅰ上升使得vⅰ1=vth時(shí),使電路產(chǎn)生如下正反饋過(guò)程:
這樣,電路狀態(tài)很快轉(zhuǎn)換為vo≈vdd, 此時(shí)vⅰ的值即為施密特觸發(fā)器在輸入信號(hào)正向增加時(shí)的閾值電壓,稱(chēng)為正向閾值電壓,用vt+表示。即由式
得
所以
當(dāng)vⅰ1>vth時(shí),電路狀態(tài)維持vo=vdd不變。vⅰ繼續(xù)上升至最大值后開(kāi)始下降,當(dāng)vⅰ1=vth時(shí),電路產(chǎn)生如下正反饋過(guò)程:
這樣電路又迅速轉(zhuǎn)換為vo≈0v的狀態(tài),此時(shí)的輸入電平為vⅰ減小時(shí)的閾值電壓,稱(chēng)為負(fù)向閾值電壓,用vt+表示。根據(jù)式
此時(shí)有
將vdd=2vth代入可得
只要滿(mǎn)足vⅰ< vt-,施密特電路就穩(wěn)定在vo≈0v的狀態(tài)。由式和式可求得回差電壓為
δvt=vt+-vt-
上式表明,回差電壓的大小可以改變r(jià)1、r2的比值來(lái)調(diào)節(jié)。電路工作波形及傳輸特性如圖3 所示。
圖3 施密特觸發(fā)器工作波形及傳輸特性