Триггер Шмитта представляет собой бистабильную схему, переключение которой зависит от амплитуды запускающих импульсов. Типичная схема триггера Шмитта на двух транзисторах n-р-n типа изображена на рисунке.
Триггер Шмитта схема
Такие схемы успешно применяются в вычислительных устройствах и различных промышленных установках, где требуется изменять форму импульсов, формировать прямоугольные импульсы из синусоидальных колебаний и фиксировать превышение сигналом постоянного тока установленного уровня (порога).
Триггер Шмитта на транзисторах
Для лучшего понимания работы схемы вначале предположим, что на входе транзистора Т1 сигнал отсутствует. Резисторы R1, R2 и R3, включенные между положительным зажимом источника питания и землей, образуют делитель напряжения, и падение напряжения на резисторе R3 будет положительным относительно эмиттера транзистора Т2, благодаря чему поддерживается открытое состояние этого транзистора. На коллектор транзистора Т2 через резистор R4 подается положительное напряжение от источника питания. При открытом транзисторе на резисторе R5 в цепи эмиттера появляется падение напряжения, так как через него протекает ток эмиттера; полярность напряжения показана на рисунке. Через низкоомную вторичную обмотку входного трансформатора L2 напряжение на R5 прикладывается между эмиттером и базой транзистора T1 и создает обратное смещение на переходе база — эмиттер транзистора Т1. Поэтому Т1 закрыт. Такое стабильное состояние схемы является одним из двух возможных состояний. Из-за протекания тока через резистор R4 и падения напряжения на нем коллекторное напряжение на выходном зажиме меньше напряжения источника. Конденсатор С2 не пропускает на выход постоянного напряжения, и в рассматриваемом стабильном состоянии триггера выходное напряжение равно нулю.
При подаче на вход импульса напряжения он не будет оказывать влияния на схему, если амплитуда импульса меньше напряжения смещения между базой и эмиттером транзистора Т1, подаваемого с резистора R5. Если же амплитуда входного импульса превысит указанную величину, то транзистор Т1 откроется. Вследствие уменьшения напряжения на коллекторе транзистора Т1 уменьшается прямое смещение на базе транзистора Т2, в результате чего его ток эмиттера уменьшится. Соответственно уменьшится падение напряжения на резисторе R5, а прямое смещение на базе первого транзистора возрастет и вызовет дальнейшее увеличение тока через транзистор Т1. Падение напряжения на резисторе Ri еще больше возрастет и приведет к еще большему уменьшению прямого смещения на базе Т2 и уменьшению падения напряжения на резисторе R5. Этот регенеративный процесс будет продолжаться до тех пор, пока транзистор Т1 полностью не откроется, а Т2 не закроется. Когда ток коллектора транзистора Т2 спадет от максимальной величины до нуля и соответственно падение напряжения на резисторе R4 станет уменьшаться, напряжение на коллекторе, которое является выходным, начнет возрастать. Изменение напряжения на коллекторе передается через конденсатор С2 и является выходным сигналом; форма и величина выходного сигнала зависят от величины сопротивления нагрузки R„ и постоянной времени (R4 + Rн)С2. Состояние, соответствующее отпертому транзистору Т1 и запертому транзистору Т2, является вторым устойчивым состоянием схемы, и оно сохраняется в течение длительности входного импульса. Когда напряжение входного импульса спадет до нуля, схема вновь возвратится в исходное состояние: транзистор Т1 закрыт, а транзистор Т2 открыт. Если постоянная времени (R4 + Rн)С2 значительно превосходит длительность входного импульса, то амплитуда выходных импульсов остается практически постоянной независимо от изменений высоты входных импульсов (при условии, что они превосходят уровень запирания Т1).
На частотах повторения импульсов более 20 кГц эффективность схемы можно повысить путем применения конденсатора связи вместо входного трансформатора.