Trigger de Schmitt et deux seuils
Une décision qui se souvient
Un trigger de Schmitt commute à deux seuils. L’hystérésis signifie qu’entre eux la sortie conserve son état précédent. Ici elle devient haute à 3 V et basse à 2 V.
TABLE D’EXPÉRIENCES
Modifie les réglages du circuit, prédis les mesures puis vérifie un défi. Ce sont des modèles pédagogiques ; chaque leçon explique leurs hypothèses.
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Pourquoi cela fonctionne
Trigger idéal non inverseur, sortie fixe 0 V/5 V et seuils inclusifs de 2 V et 3 V. Il commence bas ; couper ou réinitialiser efface la mémoire. Aucun bruit, retard ou résistance physique de rétroaction n’est modélisé.
Vin est la tension d’entrée et Vout la sortie. Vin ≥ 3 V impose Vout = 5 V ; Vin ≤ 2 V impose Vout = 0 V. Entre 2 V et 3 V, conserve la sortie précédente. Le prochain seuil est 2 V si la sortie est haute, 3 V si elle est basse. L’écart de 1 V est la bande d’hystérésis : mémoire d’état, pas retard temporel.
Difficulté
Construis · Construis le circuit
Alimente et monte l’entrée à 3.5 V. Fais passer la sortie au niveau haut de 5 V.
Besoin d’un indice ?
Vin = 3.5 V → Vout = 5 V
Explore · Explore la limite
Monte d’abord l’entrée à 3.5 V, puis baisse-la à 2.5 V sans réinitialiser ni couper l’alimentation. Conserve la sortie haute mémorisée.
Besoin d’un indice ?
Vin: 3.5 V → 2.5 V; Vout = 5 V
Résous · Relève le défi
Baisse l’entrée à 1.5 V. Franchis le seuil bas et ramène la sortie à 0 V.
Besoin d’un indice ?
Vin = 1.5 V → Vout = 0 V
Lectures complémentaires et fiches de circuits
Une décision qui se souvient
Imagine un chauffage ayant une température d’allumage et une autre d’arrêt. Séparer ces décisions évite que chaque petite variation autour d’une seule limite inverse l’interrupteur. La même idée fonctionne avec une tension : entre deux seuils, l’histoire compte.
Vin ≥ 3 V → Vout = 5 V; Vin ≤ 2 V → Vout = 0 V; 2 V < Vin < 3 V → Vout(t) = Vout(t−1)
Le seuil actif dépend de la sortie actuelle. Une sortie haute attend le seuil bas ; une sortie basse, le seuil haut. De petites variations dans la bande ne défont pas la décision.
Une règle utile
Pour la même entrée 2.5 V, la sortie peut être 0 V ou 5 V. Les deux sont valides : arriver de sous 2 V ou de dessus 3 V laisse des états mémorisés différents.
Au-delà du modèle
La rétroaction positive renvoie une partie de la sortie pour renforcer la décision. De vrais circuits Schmitt peuvent ainsi créer deux seuils ; le modèle les fixe sans calculer un réseau de résistances.
Un piège à éviter
L’hystérésis n’attend pas un temps fixe et ne rejette pas toute perturbation. Une variation franchissant le seuil opposé change quand même la sortie.
Après une entrée 3.5 V donnant une sortie haute, l’entrée tombe à 2.5 V. La sortie…
- tombe à 0 V
- reste à 5 V
- devient 2.5 V
Pour aller plus loin
L’entrée est dans la bande de mémoire et n’a pas atteint le seuil bas de 2 V ; l’état haut reste.
Construis le circuit
Après réinitialisation, alimente et règle l’entrée à 3.5 V. La sortie devient 5 V ; son prochain seuil de commutation est 2 V.
Vout = 5 V
Explore la limite
Alimente et règle l’entrée à 1.5 V. La sortie devient 0 V ; son prochain seuil de commutation est 3 V.
Vout = 0 V
Change une grandeur
Compare deux chemins vers 2.5 V : 1.5 V → 2.5 V et 3.5 V → 2.5 V. Réinitialise entre les chemins. Note les deux sorties pour voir l’histoire conservée.