Schmitt - Trigger

Schmitt - Trigger
Es besteht oft die Notwendigkeit, Wechselspannungssignale die man z.B. von
induktiven Signalgebern erhält, für die digitale Verarbeitung aufzuarbeiten.
Dafür eignet sich die Schmitt - Trigger - Schaltung.
Einen Schmitt - Trigger erkennt man immer an dem gemeinsamen Emitterwiderstand;
siehe R4.
Die Ausgangsspannung Ua kann, abhängig von Ue, nur zwei Werte annehmen, in diesem
Fall 9 V oder 0 V. Für die Digitaltechnik bedeutet dies 1 oder 0.
Die Funktion:
Bei geringer Eingangsspannung Ue fließt kein Basisstrom. Der Transistor T1 ist
gesperrt, und an seinem Kollektor liegt etwa die Betriebsspannung Ug = 9 V an.
In T2 fließt somit ein kräftiger Basisstrom, d.h. T2 ist leitend.
Die Ausgangsspannung Ua wird durch das Verhältnis von R6 und R4 bestimmt.
In diesem Fall ergibt sich eine Ausgangsspannung Ua = 0,09 V.
Steigt die Eingangsspannung Ue langsam an, dann ändern sich diese Verhältnisse
zunächst nicht. Wir wissen von der Transistorgrundschaltung her, dass ein
Basisstrom erst zu fließen beginnt, wenn die Basis - Emitter - Spannung UB E
etwa 0,7 V erreicht. Da der Emitter aber schon auf einem positiven Potential
von 0,09 V liegt, muss UB E bis etwa 0,79 V ansteigen, damit T1 leitend wird.
Beträgt z.B. Ue = 7 V, beginnt T1 leitend zu werden. Dadurch sinkt die
Kollektorspannung und T2 beginnt zu sperren. Damit verringert sich auch der Strom
durch den gemeinsamen Emitterwiderstand R4, und das Emitterpotential sinkt.
Das hat aber dieselbe Wirkung, als ob das Basispotential erhöht würde, d.h. T1
wird noch stärker in den leitenden Zustand getrieben.
Man hat hier eine Mitkopplung, die die Schaltung sehr schnell in den anderen
Zustand kippt.
T1 ist leitend und T2 sperrt. Die Aushangsspannung Ua entspricht etwa der
Betriebsspannung Ug = 9 V.
Schmitt – Trigger Blatt 2
Fängt man mit einer hinreichend hohen Eingangsspannung an (T1 leitet) und
verringert sie, dann werden die Vorgänge in umgekehrter Reihenfolge ablaufen:
Bei einem genügend kleinen Wert von Ue wird T1 anfangen zu sperren. Sein
Kollektorpotential steigt, so dass T2 leitend wird und durch seinen Emitterstrom
das gemeinsame Emitterpotential anhebt. Das wiederum fördert den Sperrvorgang von
T1, und die Schaltung kippt schließlich wieder in den anderen Zustand.
Es ist für den Kippvorgang nicht gleichgültig, ob man die Eingangsspannung von
niedrigen zu höheren oder von einem hohen zu niedrigeren Werten hin ändert.
U
Ua
Ue
UH
t
Die Differenz der beiden Eingangsspannungen, die den Kippvorgang in der einen bzw.
anderen Richtung bewirken, wird als Hysteresespannung UH bezeichnet. Sie beträgt je
nach Wert von R1 etwa 0,1 bis 1 V. Je größer R1 wird, umso geringer wird die
Hysteresespannung. R1 darf jedoch nicht beliebig vergrößert werden, weil sonst der
Schmitt - Trigger nicht mehr schaltet, sondern als Verstärker (also linear)
arbeitet.