由cmos门组成的施密特触发器如图2所示。电路中两个cmos反相器串联,分压电阻r1、r2将输出端的电压反馈到输入端对电路产生影响。
(a)逻辑电路(b)逻辑符号
图1 施密特电路的传输特性
图2 cmos反相器组成的施密特触发器
假定电路中cmos反相器的阈值电压vth≈vdd/2,r1< r2,且输入信号vi为三角波,下面分析电路的工作过程。
由电路不难看出,g1门的输入电平vⅰ1决定着电路的状态,根据叠加原理有:
当vⅰ=0v时,g1门截止,g2门导通,输出端vo=0v。此时vⅰ1≈0v。输入从0v电压逐渐增加,只要vⅰ1< vth,则电路保持vo=0v不变。当vⅰ上升使得vⅰ1=vth时,使电路产生如下正反馈过程:
这样,电路状态很快转换为vo≈vdd, 此时vⅰ的值即为施密特触发器在输入信号正向增加时的阈值电压,称为正向阈值电压,用vt+表示。即由式
得
所以
当vⅰ1>vth时,电路状态维持vo=vdd不变。vⅰ继续上升至最大值后开始下降,当vⅰ1=vth时,电路产生如下正反馈过程:
这样电路又迅速转换为vo≈0v的状态,此时的输入电平为vⅰ减小时的阈值电压,称为负向阈值电压,用vt+表示。根据式
此时有
将vdd=2vth代入可得
只要满足vⅰ< vt-,施密特电路就稳定在vo≈0v的状态。由式和式可求得回差电压为
δvt=vt+-vt-
上式表明,回差电压的大小可以改变r1、r2的比值来调节。电路工作波形及传输特性如图3 所示。
图3 施密特触发器工作波形及传输特性