Das Schmitt-Trigger-Gatter ist ein digitales Logikgatter, das für arithmetische und logische Operationen ausgelegt ist. Es bietet OUTPUT basierend auf dem INPUT-Spannungspegel. Ein Schmitt-Trigger hat einen THERSHOLD-Spannungspegel. Wenn das an das Gate angelegte INPUT-Signal einen höheren Spannungspegel als den THRESHOLD des Logikgatters hat, geht OUTPUT auf HIGH. Wenn der INPUT-Signalpegel niedriger als THRESHOLD ist, ist der OUTPUT des Gatters LOW.
In dem gewählten Chip folgt auf das Schmitt-Trigger-Gatter ein NICHT-Gatter. Wir erhalten also einen logischen AUSGANG gegenüber dem Schmitt-Trigger-AUSGANG. Der AUSGANG des INVERTED-Schmitt-Triggers ist also NIEDRIG, wenn der Spannungspegel des INPUT-Signals den Schwellenwert des Gates überschreitet. In allen anderen Fällen ist der AUSGANG HOCH.
Hier werden wir 74LS14 IC zur Demonstration verwenden, dieser Chip enthält 6 Schmitt-Trigger-Gates. Diese SIX-Gatter sind intern verbunden, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.
Diese Gatter haben Einschränkungen hinsichtlich der Arbeitsspannung und der Eingangslogikfrequenz. Wenn diese Einschränkungen nicht berücksichtigt werden, kann der Chip dauerhaft beschädigt werden. Daher sollte bei der Auswahl der Logikgatter darauf geachtet werden.
Komponenten
Stromversorgung (5V)
1K, 220Ω Widerstände
74LS14 HEX SCHMITT TRIGGER GATE IC
1 LED, Taste
100nF Kondensator
Kabel und Steckbrett verbinden
Schaltplan & Erklärung
Die Wahrheitstabelle des invertierten Schmitt-Trigger-Gatters ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
Gemäß Schaltplan hat ein invertiertes Schmitt-Trigger-Gate einen Ausgang für einen Eingang. Wie in der Wahrheitstabelle ist der Ausgang des NOT-Gatters hoch, wenn der Eingang niedrig ist. Der Ausgang des NOT-Gatters sollte niedrig sein, wenn der Eingang hoch ist.
Das NOT-Gatter liefert also einen Ausgang, der eine invertierte Eingangslogik ist, mit der Ausnahme, dass der Spannungspegel des INPUT-Signals die THREHOLD-Spannung des Schmitt-Trigger-Gates überschreiten muss. Wenn nicht, sieht das NICHT-Gatter, gefolgt von Schmitt-Trigger, keinen EINGANG und daher ist der AUSGANG die ganze Zeit HOCH.
In dieser Schaltung werden wir beide Eingänge eines Gates über einen 1KΩ-Widerstand gegen Masse ziehen. Und dann wird der Eingang über eine Taste mit der Stromversorgung verbunden.
Wenn also die Taste gedrückt wird, geht der entsprechende Stift des Gates hoch. Mit dieser Schaltfläche können wir also die Wahrheitstabelle des invertierten Schmitt-Trigger-Gatters realisieren. Wenn die Taste gedrückt wird, wird der Eingang hoch, der Ausgang wird niedrig und die LED sollte aus sein. Wenn die Taste losgelassen wird, geht der Eingang auf LOW. Damit geht der OUTPUT auf HIGH und die LED sollte leuchten.
Diese Pulldown-Widerstände sind erforderlich, da der gewählte CHIP eine positive Flanke auslöst. Wenn der Widerstand ignoriert wird, kann die Schaltung unvorhersehbare Ergebnisse erzeugen.
Der Kondensator dient hier zum Neutralisieren des Bouncing-Effekts der Taste. Obwohl der Kondensator hier nicht obligatorisch ist, kann das Setzen des Kondensators die Funktion des Gates glätten. Der Hauptzweck des Schmitt-Trigger-Gates besteht darin, den Bouncing-Effekt der Tasten aufzuheben.