施密特触发器工作原理-施密特触发器例题-施密特触发器可用来

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    - 节余输入端的处理：CMOS 电路的输入端不允许悬空，因为悬空会导致电位不稳定，从而损坏正常的逻辑关系。其余，悬空时输入阻抗高，容易被外界噪声干扰，导致电路产生误动作，并且也很容易使栅极感应静电而被击穿。所以，“与”门、“与非”门的多余输入端要接高电平，“或”门和“或非”门的多余输入端要接低电平。如果电路的工作速度不高，功耗也不需要特别考虑，那么可以将多余输入端与使用端并联。（2）输入端接长导线时的保护。在应用中，有时候输入端需要连接长的导线。长输入线必然会有较大的分布电容和分布电感，这样就容易形成 LC 振荡。特别要注意的是，当输入端一旦出现负电压时，就极容易损坏 CMOS 中的保护二极管。其保护方法是在输入端处连接一个电阻，如图 3 所示，电阻的阻值 R 等于 VDD 除以 1mA。输入端需要进行静电防范。诚然各种 CMOS 输入端有抗静电的保护措施，然而仍需小心对待。在储藏和运输过程中，最好用金属容器或者导电资料进行包装，不要将其放在易产生静电高压的化工资料或化纤织物中。在组装和调试时，工具、仪表、工作台等都应良好接地。

要防范因操作人员的静电搅乱而导致的损坏。例如，不宜穿着尼龙、化纤衣服。在手或工具接触集成块之前，最好先接地。当对器件引线进行矫直波折或人工焊接时，所使用的设备必须要接地良好。输入信号的上升和下降时间不宜过长，这样一方面容易造成虚假触发，从而致使器件失去正常功能；另一方面还会造成较大的耗费。若不满足此要求，就需要用施密特触发器件来进行输入整形，并且整形电路如图 4 所示。CMOS 电路具有很高的输入阻抗，这就导致器件容易受到外界的搅乱、冲击以及静电击穿。因此，为了保护 CMOS 管的氧化层不被击穿，通常在其内部输入端会接有二极管保护电路，如图 5 所示。(A)输入电路的过流保护。CMOS 电路输入端有保护二极管，其在导通时的电流容限通常为 1mA。当可能出现过高的瞬态输入电流（高出 10mA）时，需要串接输入保护电阻。例如，当输入端所接的信号，其内阻比较小，或者引线很长，又或者输入电容比较大的时候，在接通和关断电源的过程中，就容易产生较大的瞬态输入电流。在这种情况下，必须接上输入保护电阻。如果 VDD = 10V，那么选取限流电阻为 10KΩ 就可以了。输入信号一定要在 VDD 到 VSS 之间，以防止二极管因为正向偏置电流过大而被烧坏。

所以在工作或测试时，要按照先接通电源，然后再加入信号的顺序进行操作；在结束操作时，要先撤掉信号，然后再关闭电源。在进行安装、改变连接或拔插操作时，必须切断电源，以防止元件因受到极大的感应或冲击而损坏。因为保护电路吸取的瞬时能量是有限的，所以太大的瞬时信号和过高的静电电压会使保护电路失去作用。所以在焊接时，电烙铁一定要可靠接地，这样能防止漏电击穿器件的输入端。在一般使用情况下，可以在断电后利用电烙铁的余热来进行焊接，并且要先焊接它的接地管脚。要防范使用大电阻串入 VDD 或 VSS 端，以免在电路开关时期，由于电阻上的压降导致保护二极管瞬时导通，从而损坏器件。CMOS 的接口电路存在问题，其中包括 CMOS 电路与运放的连接。当与运放连接时，如果运放采用双电源，而 CMOS 采用的是独立的另一组电源，也就是采用如图 6 所示的电路。在这个电路中，VD1、VD2 是钳位保护二极管，能让 CMOS 输入电压处于 10V 与地之间。15KΩ 的电阻一方面作为 CMOS 的限流电阻，另一方面对二极管进行限流保护。如果运放使用单电源，并且与 CMOS 使用的电源相同，那么就可以直接相连。CMOS 与 TTL 等其余电路的连接情况。在电路中常会遇到 TTL 电路和 CMOS 电路混杂使用的情形。因为这些电路相互之间的电源电压、输入输出电平以及负载能力等参数存在差异。所以它们之间的连接必须经过电平变换或电流变换电路。这样能使前级器件输出的逻辑电平满足后级器件对输入电平的要求。并且不能对器件造成损坏。

逻辑器件的接口电路主要需留意两个问题，一是电平般配，二是输出能力，并且要将其与器件的电源电压结合起来进行考虑。接下来分两种情况进行说明：(A)TTL 到 CMOS 的连接。当用 TTL 电路去驱动 CMOS 电路时，因为 CMOS 电路是电压驱动器件，所需电流小，所以电流驱动能力不会出现问题，主要是电压驱动能力方面的问题。这就导致二者的逻辑电平无法兼容。为此，可以采用图 7 所示的电路，在 TTL 的输出端与电源之间连接一个电阻 R（上拉电阻）。如果采用的是 OC 门驱动，那么可以采用如图 8 所示的电路。其中有其外接电阻 R。R 的取值通常在 1 到某个范围。（B）关于 CMOS 到 TTL 的连接情况。CMOS 电路输出的逻辑电平与 TTL 电路的输入电平是可以兼容的，然而，CMOS 电路的驱动电流比较小，是无法直接驱动 TTL 电路的。可采用 CMOS/TTL 专用接口电路，比如 4049 等。这些接口电路经缓冲器后，其高电平输出电流能够满足 TTL 电路的要求，并且低电平输出电流可达 4mA。这样就能实现 CMOS 电路与 TTL 电路的连接，如图 9 所示。需要说明的是，CMOS 与 TTL 电路的接口电路形式有很多种，在实际使用中应根据具体情况进行选择。MOS 器件输出端不允许与电源短接，也不允许与地短接。若出现短接情况，输出级的 MOS 管会因过流而损坏，这是输出端的保护问题。

在 CMOS 电路中，除了三端输出器件之外，不允许两个器件的输出端并接。因为不同的器件参数存在差异，这有可能导致 NMOS 和 PMOS 器件同时导通，从而形成大电流。然而，为了提升电路的驱动能力，是可以把同一芯片上的同类电路进行并联使用的。当 CMOS 电路的输出端有较大容性负载时，流过输出管的冲击电流会比较大，这样容易导致电路无效。因此，必须在输出端与负载电容之间串联一个限流电阻，把瞬态冲击电流限制在 10mA 以下。施密特触发器的工作原理具有回差电压的特点，它能够把边沿变化缓慢的电压波形整形成边沿陡峭的矩形脉冲。我们知晓，人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其中红外的波长范围是在某个特定的微米区间。红光波长相对较短，比红光波长更长的光被称作红外线。红外线遥控就是利用波长处于某个特定的微米范围之间的红外线来传递控制信号。青少年及无线电爱好者可以通过该实验器材认识红外线的特点，建立编解码的基本看法，掌握双稳态电路的一般性能。此实验器材同时是全国少年电子技师等级认定活动的指定器材，具有电路结构清楚、制作成功率高、使用性能好、工作牢固可靠等优点。

广泛适用于各种场所，如家庭、工厂、学校、医院、娱乐场所等。本遥控开关由发射系统与接收系统这两部分构成。接收系统具备手动功能，既能进行红外遥控接收，又能够通过手动控制。电路工作原理方面，发射电路的发射部分主要元件是红外发光二极管。它其实是一只特殊的发光二极管，因为其内部构造不同于一般发光二极管，所以在两端施加一定电压时，发出的是红外线而非可见光。此外，它与一般发光二极管一样，红外线发光二极管通常有黑色、深蓝、透明这三种颜色。发射器由编码集成块、驱动放大电路和红外线发射管组成。有 8 个数据输入脚，这 8 个数据输入脚分别对应接收解码集成块的 2 个锁存输出端和 6 个非锁存输出端。在此处，采用了 4 个非锁存输出，分别是的 3 脚、4 脚、5 脚、6 脚。当按键 K1、K2、K3、K4 中任意一个键按下时，脚 12 和 13 对应的内部电路会与的陶瓷滤波器以及电容 C2、C3 组成振荡器，从而产生振荡。经过 IC1 内部的整形和分频后，这些振荡会作为编码集成块内部的时钟和 38KHZ 载频。1 脚和 2 脚是用户码输入脚，这样便于在使用同类遥控器时进行码的区分。在本遥控器中，这两脚是全接地的，这意味着用户码为“00”。当按键被按下时，会将对应串行码信号调制的 38KHZ 载频从 15 脚输出，然后经过三极管 VT1 和 VT2 进行放大，从而驱动红外线发射管工作，如此一来，控制信号就以红外线的形式发送出去了。

接收电路的方框图如下：从接收电路方框图中可以得知，红外线接收电路是由红外接收头、红外解码电路、记忆触发器、驱动电路、执行电路和手控电路等部分构成的。其详细的原理电路图见图二。图二的接收电路原理图中，因为红外发光二极管的发射功率通常都比较小，大概为 100 毫瓦，所以红外接收头 H 接收到的信号相对较弱。红外接收头 H 会把接收到的红外信号转变为电信号，然后经过内部的放大、解调等处理，输出相应的码信号。经 VT1 放大、倒相后，信号被送至解码集成块 IC1 的 2 脚。此时，相应的非锁存输出端会输出高电平。在本接收电路中，用到了 2 只（双 D 触发器），共 4 个 D 触发器，它们分别组成了 4 个双稳态电路。IC1 的 3、4、5、6 脚为 4 个非锁存输出端。VD5、VD6、VD7、VD8 为隔断二极管。IC2 的 3 脚和 11 脚为脉冲输入端，IC2 和 IC3 的 1 脚和 13 脚为双稳态电路的输出端，也就是分别控制继电器驱动控制电路的工作状态。当 IC1 的 4 个非锁存输出端中某一个出现电平上升沿时，对应的双稳态电路工作状态就会翻转一次。这样就能控制与之相接的三极管的工作状态，若原来处于饱和状态，就会变为截止状态；若原来处于截止状态，就会变为饱和状态。

这能够控制继电器的吸合与释放，从而达成对受控电器的“开”以及“关”的控制。在进行手动控制时，按键 K1、K2、K3、K4 每被按动一次，就会向双稳态电路输送一个正脉冲，并且同样可以让双稳态电路发生翻转，以此实现手控电器的开启与关闭。IC2、IC3 的 4 脚和 10 脚是为了保证接收电路每次接通电源时，双稳态电路能处于清“0”端。外接电阻 R8、R9、电容 C7、C9 的作用是使双稳态电路处于 0”状态，这样继电器就不会吸合，从而保证安全。电源变压器 T1、整流二极管 VD1 至 VD4 以及滤波电容 C13 组成了降压整流滤波电路，为继电器驱动电路等提供直流电源。1、清理元器件，重点在于辨别并认清电阻器的阻值以及相应的代号，要用万用表对电阻、电容、发光二极管、三极管、电源变压器等逐一进行检测。安装时，电阻器和整流二极管以卧式插装的方式进行，并且要靠近电路板；瓷介电容器、电解电容器、三极管等则采用立式插装的方式，同样也要靠近电路板。在安装发光二极管时，不需要考虑其极性，因为其供电电路是交流电源。而对于其他有极性的元件，例如电解电容器、整流二极管、稳压二极管、三极管、集成电路等，必须按照正确的极性进行插装，否则电路将无法正常工作。

5、红外线发射管和接收头 H 进行焊接时要注意极性，焊接时间不宜过长。8、一般二极管和 4.7V 的稳压二极管在外壳上是可以区分的，外壳上标有“4.7V”的是稳压二极管，标有“”的是一般二极管。4. 分别用手控方式按动 K1、K2、K3、K4 时，应能听到继电器的吸合声和释放声。如果都没有，那么就应该检查电源供电电路中的 VD1 到 VD4、C13 以及稳压二极管 DW1 等元器件是否存在错焊的情况；如果有某一路或者几路没有反应，那么就应该检查相应的继电器驱动控制电路以及相应的双稳态电路是否存在输入和输出。TTL 电平相关注释：许多电子初学者不清楚什么是 TTL 电平。TTL 电平的情况如下：输出高电平大于某值，输出低电平等于某值，输入低电平有特定要求。