3. Trigger di Schmitt
Il TRIGGER di SCHMITT è un commutatore elettronico che trasforma segnali analogici in
segnali rettangolari.
Il circuito realizzato con gli Ampl.Op. è un tipo di comparatore, più precisamente è un
comparatore con isteresi la cui uscita può assumere solo due valori ben distinti e commuta da
un valore all'altro solo in corrispondenza di 2 tensioni di soglia, la tensione di soglia inferiore
VSi per segnale d'ingresso decrescente e, la tensione di soglia superiore VSs per segnale
d'ingresso crescente; la differenza tra queste due tensioni rappresenta la tensione di isteresi o
zona morta.
Il trigger di Schmitt, in modo analogo al comparatore, può essere realizzato sia in
configurazione invertente (quella più usata) portando il segnale all'ingresso invertente, sia in
configurazione non invertente, portando il segnale all'ingresso non invertente; è ovvio che
l'uscita sarà in fase o meno (rispetto alla Vi) a secondo della configurazione scelta.
Noi analizzeremo solo la configurazione invertente.
Lo schema è il seguente:
Schema elettrico del trigger di Schmitt invertente
In esso si nota subito che la reazione viene effettuata sull'ingresso non invertente, in questo
modo si sfrutta l'amplificazione, che il circuito con reazione positiva, può dare.
La tensione di uscita sarà:
Vu = A ( Vi+ - Vi )
Ma siccome il guadagno A è elevatissimo, quando la tensione all'ingresso invertente supera il
valore di tensione (positivo) dell'ingresso non invertente, l'uscita assume il valore massimo
negativo che viene mantenuto fino a quando la tensione all'ingresso invertente non scende al
di sotto del valore di tensione (negativo) presente all'ingresso non invertente e a quel punto si
ha la commutazione al valore massimo positivo.
La tensione presente all'ingresso non invertente, rappresenta quindi la tensione di soglia, che,
a secondo del segno della tensione di uscita, sarà tensione di soglia superiore o inferiore.
Se chiamiamo P il punto di giunzione tra R2 ed R1 con l'ingresso non invertente, avremo che:
cioè la tensione di soglia dipende dai valori delle resistenza del partitore R1 ed R2, assumendo
la Vu, sempre il valore massimo (positivo o negativo) della tensione di alimentazione.
Possiamo quindi dire che per:
avremo Vu = + VOUT
e per:
avremo Vu = - VOUT
Per verificare il funzionamento del trigger si realizzerà il circuito come in figura utilizzando,
ad esempio, i seguenti valori di resistenza:
R1 = 47K
R2 = 470K
R3 = 10K
Si applicherà poi, all'ingresso un generatore di segnali sinusoidali che dia, ad esempio, un
segnale con f = 200Hz e ampiezza 3 Vpp e si visualizzerà all'oscilloscopio sia il segnale
d'ingresso che il segnale d'uscita (accoppiamento DC).
Si leggerà il valore della tensione di uscita e si calcolerà la tensione di soglia:
La tensione di isteresi, come già detto, rappresenta la differenza fra le due tensioni di soglia
(inferiore e superiore) ed in sostanza è uguale a:
VISTERESI = 2VSOGLIA
Per verificare all'oscilloscopio se i valori si ritrovano, si sovrappongono le due forme d'onda e
su quella corrispondente al segnale d'ingresso si leggeranno i valori delle tensioni di soglia:
VSi = .………....V ; VSs = ..…………..V ;
Tensione di uscita del trigger con tensione di ingresso sinusoidale
Si potrà poi cambiare la frequenza del segnale d'ingresso e verificare l'influenza dello slewrate.
Si potrà anche cambiare la forma del segnale d'ingresso inviando dei segnali triangolari (a
200Hz) o dei segnali a dente di sega o dei segnali con generica forma d'onda non periodica, si
vedrà il trigger di Schmitt convertire in onda quadra qualunque forma d'onda del segnale
d'ingresso.
E' ovvio che la tensione di soglia potrà essere variata collegando al posto della resistenza R1,
un potenziometro con variazione lineare, variando in tal modo i valori del partitore di
tensione.
Il ciclo di isteresi potrà essere visualizzato direttamente sull'oscilloscopio, se si predispone lo
stesso su Ext X (cioè disinserendo il dente di sega interno) e, si porta il segnale d'ingresso
all'asse X e, il segnale d'uscita all'asse Y; si visualizzerà una forma d'onda di questo tipo:
