Тригер Шмітта й два пороги
Рішення з пам’яттю
Тригер Шмітта перемикається за двох порогів. Гістерезис означає, що між ними вихід пам’ятає попередній рівень. Тут за 3 V він стає високим, за 2 V — низьким.
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИЙ СТІЛ
Змінюй налаштування схеми, передбачай покази та перевіряй розв’язання завдання. Це навчальні моделі; припущення пояснено в кожному уроці.
Увійди, щоб зберігати прогрес. Прогрес гостя зберігається на цьому пристрої.
Чому це працює
Ідеальний неінвертувальний тригер, виходи 0 V/5 V та включені межі 2 V і 3 V. Починає з низького виходу; вимкнення чи скидання очищає пам’ять. Шум, затримка й фізичні резистори зворотного зв’язку не моделюються.
Vin — вхідна напруга, Vout — вихідна. Vin ≥ 3 V задає Vout = 5 V; Vin ≤ 2 V задає Vout = 0 V. Між 2 V та 3 V лишається попередній вихід. Наступний поріг перемикання — 2 V за високого виходу й 3 V за низького. Розрив 1 V — смуга гістерезису: це пам’ять стану, а не часова затримка.
Складність
Збери · Збери
Увімкни живлення та підніми вхід до 3.5 V. Перемкни вихід на високий рівень 5 V.
Потрібна підказка?
Vin = 3.5 V → Vout = 5 V
Досліди · Досліди межу
Спершу підніми вхід до 3.5 V, тоді знизь до 2.5 V без скидання й вимкнення живлення. Збережи запам’ятаний високий вихід.
Потрібна підказка?
Vin: 3.5 V → 2.5 V; Vout = 5 V
Розв’яжи · Розв’яжи завдання
Знизь вхід до 1.5 V. Перейди нижній поріг і скинь вихід у 0 V.
Потрібна підказка?
Vin = 1.5 V → Vout = 0 V
Додаткові матеріали та картки схем
Рішення з пам’яттю
Уяви регулятор опалення з однією температурою ввімкнення й іншою вимкнення. Розділення рішень заважає дрібним коливанням біля однієї межі постійно перемикати пристрій. З напругою працює та сама ідея: між двома порогами важлива історія.
Vin ≥ 3 V → Vout = 5 V; Vin ≤ 2 V → Vout = 0 V; 2 V < Vin < 3 V → Vout(t) = Vout(t−1)
Активний поріг залежить від поточного виходу. Високий вихід чекає нижнього порога, низький — верхнього. Малі зміни всередині смуги не скасовують рішення.
Корисна закономірність
За одного входу 2.5 V вихід може бути 0 V або 5 V. Обидва правильні: шлях знизу від 2 V і зверху від 3 V зберігають різні стани.
За межами моделі
Позитивний зворотний зв’язок повертає частину виходу, посилюючи рішення. У справжніх тригерах так можна створити різні пороги; модель задає їх без розрахунку мережі резисторів.
Помилка, якої варто уникати
Гістерезис не чекає заданий час і не усуває будь-які завади. Зміна, яка перетнула протилежний поріг, усе одно перемикає вихід.
Вхід 3.5 V зробив вихід високим, тоді вхід знизився до 2.5 V. Вихід…
- падає до 0 V
- лишається 5 V
- стає 2.5 V
Читати далі
Вхід усередині смуги пам’яті й не досяг нижнього порога 2 V, тому зберігається високий рівень.
Збери
Після скидання ввімкни живлення та задай вхід 3.5 V. Вихід стане 5 V; наступний поріг перемикання — 2 V.
Vout = 5 V
Досліди межу
Увімкни живлення та задай вхід 1.5 V. Вихід стане 0 V; наступний поріг перемикання — 3 V.
Vout = 0 V
Зміни одну величину
Порівняй два шляхи до 2.5 V: 1.5 V → 2.5 V та 3.5 V → 2.5 V. Між шляхами скинь схему. Запиши обидва виходи, щоб побачити пам’ять історії.