施密特触发器与两个阈值

有记忆的判断

施密特触发器在两个阈值处切换。迟滞表示两个阈值之间保持之前的输出。本模型到 3 V 时变高，到 2 V 时变低。

实验台

改变电路设置，预测读数，再检查挑战结果。这些是教学模型，每课都会说明模型的假设。

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工作原理

理想同相触发器，固定输出 0 V/5 V，阈值 2 V 和 3 V 包含边界。初始为低；关闭电源或重置会清除记忆。不模拟噪声波形、延迟或实际反馈电阻。

Vin 是输入电压，Vout 是输出电压。Vin ≥ 3 V 设置 Vout = 5 V；Vin ≤ 2 V 设置 Vout = 0 V。在 2 V 与 3 V 之间保持之前的输出。输出为高时，下一切换阈值为 2 V；为低时是 3 V。相隔的 1 V 是迟滞区间：这是状态记忆，不是时间延迟。

难度

搭建 · 搭建电路
接通电源，把输入升至 3.5 V。使输出切换到高电平 5 V。
需要提示？
Vin = 3.5 V → Vout = 5 V
探索 · 探索边界
先把输入升至 3.5 V，再降至 2.5 V，期间不重置、不关电源。保留记住的高电平输出。
需要提示？
Vin: 3.5 V → 2.5 V; Vout = 5 V
独立解题 · 完成挑战
把输入降至 1.5 V。跨过下阈值，把输出复位为 0 V。
需要提示？
Vin = 1.5 V → Vout = 0 V

延伸阅读与电路配方

想象供暖器在一个温度开启，在另一个温度关闭。把两次判断分开，可以避免单一边界附近的每个微小变化都翻转开关。电压也适用这个想法：两个阈值之间，过去的状态很重要。

Vin ≥ 3 V → Vout = 5 V; Vin ≤ 2 V → Vout = 0 V; 2 V < Vin < 3 V → Vout(t) = Vout(t−1)

有效阈值取决于当前输出。高输出等待下阈值，低输出等待上阈值。因此区间内的小幅反向变化不会推翻决定。

同样输入 2.5 V，输出既可能是 0 V，也可能是 5 V，两者都正确。从低于 2 V 来到这里，与从高于 3 V 来到这里，会留下不同记忆。

正反馈表示把部分输出送回以强化判断。真实施密特电路可用它产生不同阈值；本模型直接指定阈值，不计算电阻网络。

迟滞不会等待固定时间，也不会消除所有干扰。变化一旦跨过相反的阈值，仍然会改变输出。

重置后接通电源，输入设为 3.5 V。输出变为 5 V；下一切换阈值是 2 V。

Vout = 5 V

接通电源，输入设为 1.5 V。输出变为 0 V；下一切换阈值是 3 V。

Vout = 0 V

比较两条到 2.5 V 的路径：1.5 V → 2.5 V 和 3.5 V → 2.5 V。两次之间重置。记录两个输出，看看被保存的历史。