Schmitt-Trigger
Ein Schmitt-Trigger ist ein einfacher Analog-Digital-Wandler (siehe Analog und Digital).
Am Eingang des Schmitt-Triggers liegt eine analoge Spannung an, am Ausgang ein digitaler Spannungspegel.
Wir betrachten zunächst eine einfache Variante eines Schmitt-Triggers, die eigentlich kein "echter" Schmitt-Trigger ist.
Wenn die Eingangsspannung an U1 oberhalb eines bestimmten Spannungspegels liegt, gibt der Schmitt-Trigger eine logische 1 aus. Unterhalb gibt er eine 0 aus.
Dieses einfache Verhalten führt zu Problemen, wenn die Eingangsspannung in der Nähe dieses Spannungspegels liegt. Jede kleine Änderung führt zu einem Umschalten des Ausgangs.
Um das zu vermeiden, ist ein "echter" Schmitt-Trigger etwas ungenauer. Er hat zwei Spannungspegel, einen etwas höheren, bei dem er eine 1 erkennt und eine 1 ausgibt, und einen etwas niedrigeren, bei dem er eine 0 erkennt und eine 0 ausgibt.
Die Wirkung dieser beiden Pegel ist in Bild 2 dargestellt.
- Die Eingangsspannung (blau) schwankt. Der digitale Ausgang ist schwarz dargestellt.
- Wenn die Eingangsspannung den oberen Pegel (magenta) überschreitet, erkennt der Schmitt-Trigger eine 1 und gibt eine 1 aus.
- Fällt die Spannung unter den oberen Pegel (magenta), reagiert der Schmitt-Trigger nicht.
- Erst wenn die Spannung unter den unteren Pegel (türkis) fällt, erkennt er eine 0 und gibt eine 0 aus.
- Überschreitet die Eingangsspannung den unteren Pegel (türkis), reagiert der Schmitt-Trigger wieder nicht.
- Erst wenn die Spannung den oberen Pegel (magenta) überschreitet, erkennt er eine 1 und gibt eine 1 aus.
- Bei einem invertierenden Schmitt-Trigger sind die Ausgangsspannungen invertiert, d.h. statt einer 0 wird eine 1 und statt einer 1 eine 0 ausgegeben.
Ein Schmitt-Trigger hat immer zwei Spannungspegel. Die Differenz zwischen diesen Pegeln wird Hysterese genannt.
Der 74HC14 enthält sechs invertierende Schmitt-Trigger.
Im Praktikum Spannungen vergleichen wird ein Schmitt-Trigger mit Operationsverstärker beschrieben.