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CMOS门电路组成的施密特触发器

CMOS门电路组成的施密特触发器

由CMOS门组成的施密特触发器如图2所示。电路中两个CMOS反相器串联,分压电阻R1、R2将输出端的电压反馈到输入端对电路产生影响。



        (a)逻辑电路              (b)逻辑符号

图1 施密特电路的传输特性

图2 CMOS反相器组成的施密特触发器


    假定电路中CMOS反相器的阈值电压Vth≈VDD/2,R1< R2,且输入信号vI为三角波,下面分析电路的工作过程。
    由电路不难看出,G1门的输入电平vⅠ1决定着电路的状态,根据叠加原理有:


  当vⅠ=0V时,G1门截止,G2门导通,输出端vO=0V。此时vⅠ1≈0V。输入从0V电压逐渐增加,只要vⅠ1< Vth,则电路保持vO=0V不变。当vⅠ上升使得vⅠ1=Vth时,使电路产生如下正反馈过程:

    这样,电路状态很快转换为vO≈VDD, 此时VⅠ的值即为施密特触发器在输入信号正向增加时的阈值电压,称为正向阈值电压,用VT+表示。即由式


    得


    所以


vⅠ1>Vth时,电路状态维持vO=VDD不变。vⅠ继续上升至最大值后开始下降,当vⅠ1=Vth时,电路产生如下正反馈过程:


    这样电路又迅速转换为vO≈0V的状态,此时的输入电平为vⅠ减小时的阈值电压,称为负向阈值电压,用VT+表示。根据式


    此时有


    将VDD=2Vth代入可得


    只要满足v< VT-,施密特电路就稳定在vO≈0V的状态。由式和式可求得回差电压为

ΔVT=VT+-VT-


    上式表明,回差电压的大小可以改变R1R2的比值来调节。电路工作波形及传输特性如图3 所示。
   

图3 施密特触发器工作波形及传输特性
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