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Schmitt-Trigger

Ein Schmitt-Trigger ist ein einfacher Analog-Digital-Wandler (Siehe Analog und Digital).

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Bild 1: Schaltung eines invertierenden Schmitt-Triggers

Am Eingang des Schmitt-Triggers liegt eine analoge Spannung, am Ausgang eine digitale.

Wir betrachten zunächst eine einfache Variante eines Schmitt-Triggers, der eigentlich kein "echter" Schmitt-Trigger ist.

Wenn die Eingangsspannung oberhalb eines bestimmten Spannungspegels liegt, gibt der Schmitt-Trigger eine logische 0 aus (invertierend). Unterhalb gibt er eine 1 aus.

Dieses einfache Verhalten führt zu Problemen, wenn die Eingangsspannung nahe an diesem Spannungspegel liegt. Jede keine 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 0 ausgibt sowie einen etwas geringeren, bei dem er eine 0 erkennt und eine 1 ausgibt.

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Bild 2: Pegel eines invertierenden Schmitt-Triggers

Die Wirkung dieser beiden Pegel stellt Bild 2 dar.

  • Die Eingangsspannung (blau) schwankt. Der invertierte digitale Ausgang ist schwarz dargestellt.
  • Wenn die Eingangsspannung den oberen Pegel (magenta) überschreitet, erkennt der Schmitt-Trigger eine 1 und gibt eine 0 aus.
  • Sinkt die Spannung unter den oberen Pegel, reagiert der Schmitt-Trigger nicht.
  • Erst wenn die Spannung unter den unteren Pegel (türkis) sinkt, erkennt er eine 0 und gibt eine 1 aus.
  • Überschreitet die Eingangsspannung den unteren Pegel, reagiert der Schmitt-Trigger wieder nicht.
  • Erst wenn die Spannung den oberen Pegel überschreitet, gibt er eine 1 aus.

Ein Schmitt-Trigger hat immer zwei Spannungspegel. Die Differenz zwischen diesen Pegeln wird Hysterese genannt.

Der 74HC14 enthält sechs invertierende Schmitt-Trigger.