本发明专利技术公开了施密特触发器电路，包括第1电阻、第2电阻、第3电阻、第4电阻、第5电阻，第1三极管、第2三极管、第3三极管、第4三极管，其中，第1三极管、第2三极管、第3三极管为NPN型三极管，第4三极管为PNP型三极管；通过第1电阻、第2电阻组成的正反馈电路，以及第1三极管、第3电阻、第4电阻以及第4三极管组成的同相放大电路与第2三极管、第5电阻、第3三极管组成的同相放大电路并联，当输入触发信号为正电平时，通过简短的两级三极管放大，正反馈回输入端获得施密特触发器性能。本发明专利技术由于采用两级双极性三极管放大，延时时间短,不存在锁定效应，触发电压灵敏度一致性好，电路工作电压范围宽。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数字电路，特别涉及数字电路中施密特触发器电路。
技术介绍
对于标准施密特触发器，当输入电压高于正向阈值电压，输出为高电平；当输入电压低于负向阈值电压，输出为低电平；当输入在正负向阈值电压之间，输出电压不改变，也就是说输出由高电平翻转为低电平，或是由低电平翻转为高电平对应的阈值电压是不同的。只有当输入电压发生足够的变化时，输出才会变化，因此将这种元件命名为触发器。这种双阈值动作被称为迟滞现象(滞回特性)，表明施密特触发器有记忆性。所以，传统的理论认为，施密特触发器是一种双稳态多谐振荡器。施密特触发器可作为波形整形电路，能将模拟信号波形整形为数字电路能够处理的方波波形，而且由于施密特触发器具有滞回特性，所以可用于抗干扰，其应用包括在开环 配置中用于抗干扰，特别在开关电源电路中，利用小体积的隔离变压器把占空比经常改变的方波信号传至下一级，完成隔离驱动时，就显得很有价值，如双管正激变换器电路中离正电源近的晶体管，就需要隔离驱动，占空比经常改变的方波信号其频谱很宽，小体积的隔离变压器在很宽的频率下要完成方波的完美传输，对隔离变压器要求很严格。所以，有的技术方案是利用一只超小型变压器，利用其低频性能差，产生的微分效应，将方波传输到下一级成为尖脉冲，再利用施密特触发器还原成方波，如已无权的中国公开号101640527的《利用脉冲调制解调方式实现信号传递的IGBT驱动电路》摘要附图，数字2所指就是这种电路。为了方便描述，这里引用作为本文的图1，超小型变压器T把原边的方波转换为尖脉冲，该电路利用两个反向器UlA和UlB串联，加入仅在高电平时起作用的电阻R4和二极管Dl串联的正反馈电路，完成“将脉冲变压器传递过来的窄脉冲还原为控制信号”。事实上，选用CMOS数字电路就可实现这一功能，但随着电源标准、电源技术的进步，如目前广泛使用的半桥LLC谐振转换器，其变换效率很高，其工作频率经常上升至300KHz至500KHz甚至以上，这时对隔离驱动、同步整流驱动的延时要求极为苛刻，CMOS 一级的延时就有25-50ns时长，两级串联后就有50-100ns时长，在实际使用中，由于工作频率很高，COMS电路的锁定效应很容易出现。COMS电路由于输入太大的电流，内部的电流急剧增大，除非切断电源，电流一直在增大，这种效应就是锁定效应。当产生锁定效应时，COMS的内部电流能达到40mA以上，很容易烧毁芯片；同时烧毁开关电源。CMOS由于内部是MOS管输入，其输入电压灵敏度受MOS管的开启电压影响，一致性不好，开关电源在批量生产时，驱动的一致性不好保证。当然，选用TTL数字电路可以解决上述CMOS带来的困扰，TTL数字电路速度快，如74HC14，其一级门电路的延时只有5-10ns时长，可以满足目前的要求。但是TTL数字电路工作电压为5V，其输出电压一般为3. 5V左右，驱动后续的MOS功率管或同步整流的MOS管，都存在驱动电压不足，常见的MOS功率管或同步整流的MOS管，若想得到极低的导通内阻Rds_，要求驱动电压都在7V以上，如很多公司推出的升压驱动集成电路其输出电压都在IOV左右。已授权的中国公开号为101595630的《绝缘型DC-DC变换器》的授权文本中第段的第3行，也指出这个问题但由于一般的高速逻辑门IC其绝对最大额定值电压通常为7V左右，因此第一开关元件Ql的栅极驱动电压成为比其更低的电压。若第一开关元件Ql不是能够利用逻辑电平驱动的M0SFET，则栅极驱动电压不足。即TTL数字电路组成的将脉冲变压器传递过来的窄脉冲还原为控制信号的电路，需在后级再加一级电平转换电路，即前文所述的“升压驱动集成电路”，这级电路一般也会带来延时，且增加了成本，这种电路低速的一般需O. 80元人民币左右，高速的都在2元以上。·不仅增加了电路的复杂性，由于器件增加，也降低了整机电路的可靠性，在日益追求高功率密度、小体积的时代，多加一片升压驱动集成电路会给电路板的设计带来很大的麻烦！若采用同步延时法，即所有驱动功率级的环节，采用相同的延时，那么就要加入多片·升压驱动集成电路或延时电路，将会占用更大电路板面积。在教科书上，也会使用图2的电路作为施密特触发器的原理讲解，图2是用接入正反馈的比较器或运算放大器来实现，其中，Vin为施密特触发器电路的信号输入端，Vout为施密特触发器电路的信号输出端，对于这一电路，翻转发生在接近地的位置，迟滞量由R2和R4的阻值控制，这种电路存在的问题是，若输出5V的驱动电压，延时为50nS，那么对比较器或运算放大器的转换速率(Slew rate，也译作压摆率)要求高达105V/uS，这是不现实的，目前还没有这么好的运算放大器或电压比较器。在教科书上，还会使用图3所示基于2个晶体管的施密特触发电路，如图3所示，通路中电阻RC1、R1、R2设定了晶体管T2的基极电压，不过，这一分压通路会受到晶体管Tl的影响，如果晶体管Tl饱和导通，通路将会提供极低的电压给晶体管T2的基极至发射极，即当Vin输入高电平时，晶体管Tl饱和导通，晶体管T2截止，电源电压V+通过电阻RC2向Vout提供高电平，在高电平状态时，输出电压接近V+，另一过程与此相反，因此，在两个状态间翻转的阈值电压取决于触发器的现态。图3电路中，当输入电压Vin低于晶体管Tl和T2的共射极电压时，Tl不会导通。晶体管T2的基极电压由上述分压电路决定。由于接入负反馈(电阻RE构成)，电阻RE的设置使得双阈值动作变成现实，共射极上所加的电压必须低于分压电路上所得到的电压，这样就能使晶体管T2导通，并且触发器的输出是低电平状态，由于电阻RE端电压的存在，输出低电平状态并不理想；正因为高电平是依靠电阻RC2提供，而低电平是依靠晶体管T2导饱和导通并经电阻RE获得，这就决定了在低电平状态时，输出电压仍会远远高于地线电压。因此在这种情况下，输出电压不够低，无法达到逻辑低电平，这就需要在触发器电路上附加放大器。所以这个电路只能作为实验教学演示用，在工业领域的开关电源驱动中，没有实际的应用价值。图4示出了实际的TTL数字集成电路中的基本单元电路反相器(非门)。也可以用分立元件实现图4反相器的功能。该电路由三部分组成，即晶体管Tl组成电路的输入级，晶体管T3、T4和二极管D组成输出级，以及由晶体管T2组成的中间级作为输出级的驱动电路，将晶体管T2的基极的单端输入信号转换为互补的双端输出信号，以驱动T3和T4。图4的TTL反相器的工作原理 (I)当输入为高电平，如Vin=L 7V及以上时，电源V+通过Rbl和晶体管Tl的集电结向晶体管T2、T3提供基极电流，使T2、T3饱和导通，输出为低电平，Vout = O. 15V。此时晶体管Tl的基极电压为 Vbl=Vbcl+Vbe2+Vbe3=(0. 7+0. 7+0. 7)V=2. IV ....................................式(I) 显然，这时晶体管Tl的发射结处于反向偏置，而集电结处于正向偏置(基极到集电极为一个PN结，正向导通)。由于T2和T3饱和，输出Vc3=0. 15V，同时可估算出晶体管T2的集电极电压Vc2的值 Vc2=Vce2+Vb3=(0. 15+0. 7) V=O. 85V本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种施密特触发器电路，包括：第1电阻、第2电阻、第3电阻、第4电阻、第5电阻，第1三极管、第2三极管、第3三极管、第4三极管，所述的第1三极管、所述的第2三极管、所述的第3三极管为NPN型三极管，所述的第4三极管为PNP型三极管，同时还包括4个端子，信号输入端、信号输出端、工作电源端、接地端；其连接关系为：所述的第1电阻的一端为信号输入端，所述的第1电阻的另一端连接所述的第2电阻的一端，所述的第1电阻的另一端和所述的第2电阻的一端的连接点同时还连接所述的第1三极管、所述的第2三极管的基极；所述的第2电阻的另一端为所述的信号输出端，所述的信号输出端连接所述的第3三极管、所述的第4三极管的集电极；所述的第1三极管、所述的第2三极管、所述的第3三极管的发射极全部连接到所述的接地端，所述的第1三极管的集电极通过所述的第3电阻连接所述的第4电阻，所述的第4电阻的另一端连接所述的工作电源端，所述的第3电阻和所述的第4电阻的连接点同时还连接所述的第4三极管的基极，所述的第4三极管的发射极连接所述的工作电源端；所述的第2三极管的集电极通过所述的第5电阻连接所述的工作电源端，所述的第2三极管的集电极和所述的第5电阻的连接点同时连接所述的第3三极管的基极；所述的第1三极管和所述的第2三极管为同型号的三极管。...
【技术特征摘要】
1.一种施密特触发器电路，包括 第I电阻、第2电阻、第3电阻、第4电阻、第5电阻，第I三极管、第2三极管、第3三极管、第4三极管，所述的第I三极管、所述的第2三极管、所述的第3三极管为NPN型三极管，所述的第4三极管为PNP型三极管，同时还包括4个端子，信号输入端、信号输出端、工作电源端、接地端；其连接关系为所述的第I电阻的一端为信号输入端，所述的第I电阻的另一端连接所述的第2电阻的一端，所述的第I电阻的另一端和所述的第2电阻的一端的连接点同时还连接所述的第I三极管、所述的第2三极管的基极；所述的第2电阻的另一端为所述的信号输出端，所述的信号输出端连接所述的第3三极管、所述的第4三极管的集电极；所述的第I三极管、所述的第2三极管、所述的第3三极管的发射极全部连接到所述的接地端，所述的第I三极管的集电极通过所述的第3电阻连接所述的第4电阻，所述的第4电阻的另一端连接所述的工作电源端，所述的第3电阻和所述的第4电阻的连接点同时还连接所述的第4三极管的基极，所述的第4三极管的发射极连接所述的工作电源端；所述的第2三极管的集电极通过所述的第5电阻连接所述的工作电源端，所述的第2三极管的集电极和所述的第5电阻的连接点同时连接所述的第3三极管的基极；所述的第I三极管和所述的第2三极管为同型号的三极管。2.根据权利要求I所述的施密特触发器电路，其特征在于还包括第7电阻、第8电阻；所述的第I电阻的另一端和所述的第2电阻的一端的连接点同时连接所述的第7...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢德，王保均，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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