使用IC 555的施密特触发器电路图

一、什么是施密特触发器?

施密特触发器可以定义为一个再生比较器。它采用正反馈并将正弦输入转换为方波输出。施密特触发器的输出在上限和下限阈值电压处摆动，这是输入波形的参考电压。它是一种双稳态电路，当输入达到某些设计的阈值电压电平时，输出在两个稳态电压电平(高和低)之间摆动。

施密特触发器电路

它们分为两种类型，即反相施密特触发器和非反相施密特触发器。反相施密特触发器可以定义为连接到运算放大器正极端子的输出元件。类似地，同相放大器可以定义为输入信号在运算放大器的负端子处给出。

二、施密特触发器的作用和应用

施密特触发器是一种特殊的电子开关，它有两个稳定状态，分别称为“低”和“高”。与传统的电子开关不同，施密特触发器采用电位触发方式，其状态由输入信号的电位维持。更具体地说，当输入信号的电位高于某一正向阈值电压时，施密特触发器输出为高电平;当输入信号的电位低于某一负向阈值电压时，输出为低电平。这种双阈值特性使得施密特触发器在信号处理中具有独特的优势。

施密特触发器的工作原理基于正反馈机制。当输入信号的电位发生变化时，触发器会根据输入信号的电位与阈值电压的比较结果来改变其输出状态。具体来说，当输入信号的电位从低电平上升到高于正向阈值电压时，触发器会切换到高电平状态，并通过正反馈机制保持这一状态，直到输入信号的电位下降到低于负向阈值电压时，触发器才会切换回低电平状态。这种滞回现象使得施密特触发器对输入信号的微小变化具有抑制作用，从而提高了信号的稳定性和可靠性。

在电子学和数字电路领域中，施密特触发器是一个重要且独特的元件。它以其独特的双阈值特性和滞回现象，为电子信号的处理提供了强有力的支持。 以下是施密特触发器的基本作用：

波形整形：施密特触发器可以将模拟信号波形整形为数字电路能够处理的方波波形。由于施密特触发器具有滞回特性，它可以将边沿变化缓慢的信号波形(如正弦波)整形为边沿陡峭的矩形波，从而便于数字电路进行处理。

抗干扰：施密特触发器的双阈值特性和滞回现象使得它对输入信号的噪声和干扰具有一定的抑制作用。当输入信号中存在噪声或干扰时，施密特触发器可以通过其阈值电压提供一个安全的边缘，以确保信号的稳定触发。这种抗干扰能力使得施密特触发器在数字电路和通信系统中具有广泛的应用。

脉冲整形和鉴幅：施密特触发器还可以用于脉冲整形和鉴幅。在脉冲整形方面，施密特触发器可以将边沿变化缓慢的脉冲信号整形为边沿陡峭的矩形脉冲信号;在脉冲鉴幅方面，施密特触发器可以根据输入脉冲的幅度来判断其是否满足一定的条件，从而实现对脉冲信号的筛选和鉴别。

施密特触发器在电子学和数字电路领域具有广泛的应用。以下是一些典型的应用场景：

抗干扰电路：在开回路配置中，施密特触发器可以用于抗扰电路，以提高电路的抗干扰能力。通过将施密特触发器接入电路的输入端，可以有效地抑制输入信号中的噪声和干扰，从而确保电路的稳定运行。

多谐振荡器：在闭回路正回授/负回授配置中，施密特触发器可以用于实现多谐振荡器。通过调整施密特触发器的阈值电压和反馈系数等参数，可以实现对振荡器频率和波形的控制。

信号恢复电路：施密特触发器还可以作为信号恢复电路使用。在信号传输过程中，由于各种因素的影响(如衰减、噪声等)，信号可能会发生畸变或失真。通过将施密特触发器接入信号传输链路的接收端，可以有效地消除噪声内容，推断出原始输入信号量，从而实现对信号的恢复和重建。

施密特触发器作为一种特殊的电子开关和数字电路元件，在电子学和数字电路领域具有广泛的应用。其独特的双阈值特性和滞回现象使得它在波形整形、抗干扰、脉冲整形和鉴幅等方面具有独特的优势。随着电子技术的不断发展和进步，施密特触发器的应用前景将更加广阔。

三、使用 IC 555 的施密特触发器电路图（1）

采用IC555的施密特触发器电路图如下所示。下面的电路可以用基本的电子元件搭建而成，但IC555是该电路中必不可少的元件。 IC 的两个引脚(例如引脚 4 和引脚 8)均与 Vcc 电源连接。 2 和 6 等两个引脚短接，并通过电容器相互向这些引脚提供输入。

使用 555 IC 的施密特触发器

可以使用由两个电阻(即 R1 和 R2)形成的分压器规则为两个引脚的共同点提供外部偏置电压 (Vcc/2) 。当输入处于两个阈值(称为滞后)之间时，输出保持其值。该电路可以像存储元件一样工作。

阈值是2/3Vcc和1/3Vcc。上级比较器在 2/3Vcc 电压下工作，而次要比较器在 1/3Vcc 电源下工作。

使用单独的比较器将关键电压与两个阈值进行对比。触发器(FF)被相应地布置或重新布置。输出将根据此变高或变低。

四、使用 IC 555 的施密特触发器电路图（2）

典型的施密特触发器是一种包含迟滞的比较器电路，即它有两个不同的阈值电压电平，一个用于从低电平转换到高电平，另一个用于从高电平转换到低电平。因此，该施密特触发器可以从任何类型的模拟输入信号产生稳定的方波(数字)输出。施密特触发器电路主要用于从有噪声的正弦波或其他模拟信号中生成方波。施密特触发器可以提供非反相输出或反相方波输出。在下面的实验中，我们将使用IC 555设计施密特触发器。这个基于定时器的电路为正弦波输入提供倒平方输出。

我们知道定时器 IC 555 包含两个独立的内部比较器和 RS 触发器，在这里我们将使用它来形成反向施密特触发器。施密特触发器的不同开关阈值电压和输入输出电压关系如图所示。

反向施密特触发器的原理图符号

为了使用定时器 IC 555 形成施密特触发器，我们需要两个阻值相等的外部电阻。为了测试输出，在输出处使用了两个 LED。

使用 IC 555 电路图的施密特触发器

工作原理

该电路通过 Threshold 和 Trigger 引脚在 1/3 Vcc 和 2/3 Vcc 之间形成迟滞，因为这些引脚与 555 的 Interna3cel 比较器连接，并通过 1/3 Vcc 电平输入信号，与 Trigger 引脚连接的比较器将输出提供给内部触发器并使其复位。当模拟输入电压达到 2/3 Vcc 电平时，与阈值引脚相连的比较器给出输出并使内部触发器处于 SET 状态。

因此输出的低电平和高电平变化取决于模拟输入信号。在这里，我们应用了频率为 10 Hz 的 5V 幅值交流正弦波，并通过 LED 观察输出。

波形

使用定时器 IC 555 的施密特触发器电路的输入和输出波形