Schmitt Tetikleyici Devresi Nasıl Çalışır?

Schmitt tetikleyiciler sinüs, kare veya üçgen dalga halinde kullanılabilen uygulama alanı oldukça geniş bir devre çeşididir. En önemli kullanımı, dijital devredeki gürültüyü gidermek olarak karşımıza çıkar. Peki bu schmitt tetikleyici nedir ve nasıl çalışır? İşte bütün detaylar yazımızın devamında.

A- A+

14.02.2022 tarihli yazı 6630 kez okunmuştur.

Schmitt tetikleyici, bir tür histegenezli karşılaştırıcı devresi olarak bilinmektedir. Histegenez, schmitt tetikleyicinin giriş sinyalindeki gürültüyü önlemek için kullandığı iki farklı eşik gerilim seviyesine denir. Schmitt, bir çeşit mantık giriş türü gibi davranarak kare dalgaların aksine daha doğru sonuçlar elde edilmesine katkı sağlar. Bu eylemin gerçekleştiği girişler, karşılaştırıcının veya diferansiyel amplifikatörün noninverting bölümlerindedir.

Normal bir karşılaştırıcı sadece bir tane eşik sinyali içerip bu sinyali giriş sinyaliyle karşılaştırır. Fakat giriş sinyalinde gürültü mevcutsa, çıkış sinyali gürültüden etkilenir. Eğer aşağıdaki şekli incelenecek olunursa, giriş sinyali referans sinyalinin seviyesine geçer. Bu nedenle çıkış düşük olup karşılaştırıcı gürültüden korunmaz.

Şekil 1: Gürültünün Sinyal Üzerindeki Etkisi

►İlginizi Çekebilir: Crowbar Devresi Nedir & Nasıl Çalışır?

Schmitt tetikleyici, üst (VUT) ve daha düşük (VLT) eşik gerilimi kullanarak giriş sinyali gürültülü olsa dahi uygun sonuçlar vermektedir. Giriş sinyali üst eşik değerine ulaşana kadar çıkış sinyali düşük kalırken; daha düşük eşik seviyesine inene kadar çıkış sinyali yüksek kalmaktadır.

Schmitt Tetikleyici Devresi Çeşitleri

Schmitt tetikleyici devresi op-amp ya da transistör yardımı ile tasarlanabilmektedir. Bu nedenle schmitt tetikleyici devreleri op-amp ve transistör tabanlı schmitt tetikleyici olarak sınıflandırılabilmektedir. Op-amp tabanlı schmitt tetikleyici devrelerinde, giriş sinyalinin op-amp`ın ters çevrilme noktasına bağlı olup olmamasına göre iki tipi vardır.

Transistör tabanlı schmitt tetikleyici devresini anlamlandırmak için ise aşağıdaki devreyi inceleyelim. Giriş gerilimi V_in, 5V referans gerilimi değerine sahip devrede başlangıç giriş gerilimini 0 olarak varsayalım. Giriş gerilimi transistör tabanına verilip transistörün T₁ kesme bölgesinde çalışması sağlanır. Ancak iletkenliği korumaz.

Şekil 2: Transistör Tabanlı Schmitt Tetikleyicisi

►İlginizi Çekebilir: SMPS Devresi Tasarlama | 1.Bölüm

V_a ve V_b düğüm gerilimidir ve gerilim bölücü kuralından hesapalanabilir. V_b, T₂ transistörünün bazı olup 1.98 V olarak hesaplanmaktadır. Bu hesabın sonucunda T₂ transistörünün iletken olduğu ve bu nedenle schmitt tetikleyicisinin çıkışının düşük olduğu kanısına varılır. Bir emitördeki düşüş yaklaşık olarak 0.7 volt olmaktadır. Bu da transistör voltajının tabanının 1.28 V olduğunu göstermektedir. T₂ ile T₁ transistörünün emitörü birbirine bağlantılı olduğu için her ikisi de aynı voltaj değerinde yanş 1.28 V da çalışmaktadır. Giriş voltajı 1.98 den fazla olduğu takdirde T₁ transistörü iletime başlayarak T₂ transistörünün tabanında voltaj düşümüne neden olacaktır. Bu nedenle Schmitt tetikleyicisinin çıkışı yüksek olmaktadır.

Schmitt tetikleyicisinin osilatör olarak kullanımında RC entegre devresi bağlanmaktadır. Devrenin çıkışı sürekli kare dalga şeklindedir. Dalga biçiminin frekansı, k sabitinin devredeki direnç ve kapasitör değerlerinin çarpımına bölümüyle elde edilir. Buradaki k sabiti 0,2 ve 1 arasında değişen bir değere sahiptir.

Şekil 3: Schmitt Tetikleyici Osilatör

CMOS schmitt tetikleyici devresi ise basit sinyal invertör devrelerinden farklı olarak giriş sinyalinin tam tersi çıkış sinyali vermektedir. Basit sinyal invertör devrelerinde giriş sinyali yüksek ise çıkış sinyali düşük olmaktadır. Ancak giriş sinyalinin sivri uçları yani gürültüsü varsa işler değişmektedir. Ve çıkış sinyali ani bir artışa tepki vermektedir. Bunun istenmediği durumlarda CMOS schmitt tetikleyici devresini kullanılmaktadır.

Şekil 4: Basit Sinyal İnvertör Devresinin Dalga Formu

Yukarıdaki şekil incelenecek olursa 2 tane dalga sinyali olduğu görülmektedir. Bunlardan ilkinde giriş sinyalinin gürültüsü olmadığından çıkış mükemmeldir. Ancak ikinci şekilde , giriş sinyalinin biraz gürültüsü olduğundan çıkış sinyali gürültüye tepki vermektedir. İşte bu durumun önlenmesinde CMOS Schmitt tetikleyici kullanılmaktadır.

Şekil 5: CMOS Schmitt Tetikleyi

Yukarıda bulunan CMOS Schmitt tetikleyicisinin devre şemasından anlaşılacağı üzere PMOS, NMOS gibi transistörlerin de dahil olduğu 6 transistörden oluşmaktadır. PMOS ve NMOS transistörlerinin sembolü aşağıda gösterilmiştir. Buna göre NMOS transistör, V_g , V_s veya V_d den büyük olduğunda gerçekleşirken PMOS az olduğunda gerçekleşmektedir.

Kaynak:

►electrical4u.com
►howtomechatronics.com