Schmitt-Trigger

Der Schmitt-Trigger, benannt nach einem Erfinder Otto Schmitt, ist eine elektronische Schaltung z.B. zum Entprellen von Schaltern oder zur Formung von Signalen.

Funktion

Der Schmitt-Trigger ist ein analoger Komparator mit Mitkopplung, arbeitet also als Vergleicher für zwei analoge Spannungen. Er funktioniert als Schwellwertschalter. Durch die Mitkopplung besitzt er im Gegensatz zum Komparator jedoch unterschiedliche Ein- und Ausschaltschwellen, die um den Hysterese genannten Wert auseinanderliegen.

Überschreitet die Eingangsspannung die obere Schaltschwelle des Schmitt-Triggers, so kippt seine Ausgangsspannung vom Spannungswert der positiven Betriebsspannung auf den Wert der negativen Betriebsspannung. Unterschreitet die Eingangsspannung anschließend die untere Schaltschwelle, so kippt die Ausgangsspannung zurück auf positive Betriebsspannung. Die Differenzspannung zwischen den beiden Kippspannungen auf der Eingangsseite ist die Hysterese und lässt sich durch die Widerstände R1 und R2 definieren.

Gebräuchlichster Schmitt-Trigger

Das hier gezeigte Schaltbild stellt den geläufigsten Aufbau eines Schmitt-Trigger dar:

Dieser Typus arbeitet mit einem Operationsverstärker mit Mitkopplung, ist nicht invertierend und genügt dabei folgenden Gleichungen der beiden Schaltschwellen:

U_{1}=U_{r}+{R_{2} \over {R_{1}+R_{2}}}\cdot (+U_{v}-U_{r})

U_{2}=U_{r}+{R_{2} \over {R_{1}+R_{2}}}\cdot (-U_{v}-U_{r})

Die Spannung $U_{v}$ entspricht in der Modellierung der Versorgungsspannung des Operationsverstärkers, bei einem realen OpAmp sollten jedoch die Sättigungsspannungen des Ausgangs zur Berechnung von Größen eingesetzt werden. Es ist auch möglich, einen OpAmp als Schmitt-Trigger auch mit asynchroner Versorgungsspannung, also z.B. mit einer positiven Spannung deren Masse (entspricht dann $-U_{v}$ ) zu speisen.

Als Kennlinie weist der Schmitt-Trigger in der Eingangs-/Ausgangsspannungs-Ebene folgende Figur auf, an die das Schaltsymbol angelehnt ist:

Weitere mögliche Aufbauten

Anwendung

Werden digitale Signale über lange Kabelstrecken übertragen, so werden die Signalflanken auf Grund der Tiefpasscharakteristik eines jeden Kabels verschliffen. Ein Schmitt-Trigger erzeugt für nachfolgende Schaltungsteile wieder steile Signalflanken und eindeutige Signalpegel.

Weblinks