что такое «входной гистерезис»?
Ответы:
Допустим, вы обнаруживаете переход от низкого к высокому уровню при 2,5 В. Гистерезис 100 мВ будет означать, что переход с низкого уровня на высокий обнаруживается при 2,55 В, а переход с высокого на низкий уровень обнаруживается при 2,45 В мВ разница
Гистерезис используется для предотвращения нескольких быстрых последовательных изменений, если, например, входной сигнал будет содержать некоторый шум. Шум может означать, что вы превышаете пороговое значение 2,5 В больше, чем один раз, что вам не нужно.
Гистерезис 100 мВ означает, что уровни шума менее 100 мВ не влияют на прохождение порога. Какой порог применяется, зависит от того, переходите ли вы от низкого к высокому (тогда это более высокий порог) или от высокого к низкому (тогда это самый низкий):
Редактировать
Еще один способ проиллюстрировать гистерезис через его передаточную функцию с типичным циклом:
Пока входное напряжение остается ниже выход остается низким, но если оно превышает это значение, выход переключается на высокое (стрелка вверх). Тогда выход остается высоким, пока входное напряжение остается выше V T - . Когда входное напряжение падает ниже этого порога, выход переключается на низкий уровень (стрелка вниз).
Примечание: гистерезис также можно использовать для других целей, кроме повышения помехоустойчивости. Инвертор внизу имеет вход гистерезиса (что делает его триггером Шмитта , обозначенным символом внутри инвертора). Эта простая схема - все, что вам нужно, чтобы сделать генератор .
Вот как это работает. Когда он включен, напряжение на конденсаторе равно нулю, поэтому выходной сигнал высокий (это инвертор!). Высокое выходное напряжение начинает заряжать конденсатор через R. Когда напряжение на конденсаторе достигает более высокого порогового значения, инвертор видит это как высокое напряжение, и выходной сигнал понижается. Конденсатор теперь будет разряжаться до низкого уровня выхода через R, пока не будет достигнут нижний порог. Затем инвертор снова увидит это как низкое напряжение и сделает выходной сигнал высоким, поэтому конденсатор снова начнет заряжаться, и все это повторяется.
Частота определяется значением конденсатора и резистора, как указано в уравнениях. Разница между частотой для нормальной HCMOS ( HC) и TTL-совместимой (HCT), потому что пороговые уровни различны для обеих частей.
Два других ответа дают пример того, что означает гистерезис в конкретном случае, когда имеется дискретный триггер, но гистерезис имеет более общее значение в непрерывной области, а именно:
Говорят, что система демонстрирует гистерезис, когда измерения, сделанные в одном «направлении», не обязательно равны измерениям «того же самого», выполненного в другом «направлении».
Например, представьте, что у вас есть потенциометр с отметками от 0 до 9. Можно сказать, что потенциометр демонстрирует гистерезис, если при повороте на «5» по часовой стрелке фактическое сопротивление составляло 5,1 кОм, а при повороте на «5» в против часовой стрелки, фактическое сопротивление составляло 4,9 кОм. В отличие от дискретного примера, тот же эффект может присутствовать при повороте ручки на «4». Или эффект может быть противоположным на «4»!
Это одномерный случай. Вы можете представить двухмерный гистерезис в случае, например, датчика, состоящего из листа материала, который может ощущать растяжение или растяжение в двух почти ортогональных направлениях.
Гистерезис в цепи возникает, когда вход выше определенного уровня запускает выход, но выход не сбрасывается до тех пор, пока вход не достигнет более низкого уровня. При входе между этими значениями выход остается неизменным (высокий или низкий). Разница между двумя входными значениями - гистерезис. Обычно это происходит в цепях с положительной обратной связью. Примером схемы с гистерезисом является триггер Шмитта.
Это связано тангенциально, но это механизм, с помощью которого микросхемы могут обеспечивать входной гистерезис; некоторые входы микросхем имеют схемы "контактного держателя". Они генерируют слабую положительную обратную связь из булавки, которая помогает в сохранении состояния. Однако диапазон гистерезиса варьируется в зависимости от входного сопротивления. Предоставление держателю вывода сигнала без импеданса не будет иметь гистерезиса, в то время как предоставление ему сигнала с импедансом выше, чем резистор обратной связи, будет означать, что он вообще не сможет изменить состояние.
Адаптировано из таблицы Atmel CPLD
Если у вас когда-либо была одна из тех лампочек для ночного освещения в холле, вы подключаете настенную розетку с датчиком освещенности, когда темнеет, он включает свет, но его собственный свет выключает свет, тогда он темный и свет включен. Но это так быстро, что просто мерцает, может вызвать головную боль у некоторых людей.
Теперь подумайте о цифровом термостате для вашего дома. Представьте, если бы он был плохо расположен прямо на линии с вентиляцией Вы установили температуру на 72 градуса. Представьте, что когда он читает 73, он включает кондиционер, но как только кондиционер включается, он охлаждает его обратно в диапазон 72 и выключает его. Не так быстро, как датчик света ночника, но не отличный дизайн. Вместо этого вы увидите хорошо расположенный или, по крайней мере, лучше расположенный термостат, который при переключении с 72 на 73 включает кондиционер, но не выключает его до тех пор, пока он не опустится на 72, а затем не опустится ниже 72 на 71. При правильном расположении масса теплого воздуха должна проталкиваться по дому до тех пор, пока масса более холодного воздуха не достигнет термостата до такой степени, что он отключает кондиционер. Вместо быстрого включения и выключения цикл включения-выключения может составлять полчаса и более. Гораздо эффективнее. В этом случае гистерезис составляет целую степень, температура включения находится на границе между 72 и 73 градусами, а температура выключения находится на границе между 72 и 71 градусами.
Есть ряд проблем, которые по своей природе хотят иметь гистерезис, включение на одном уровне и выключение на другом уровне. Специально, чтобы избежать каких-то колебаний относительно одной точки переключения.
Иногда у вас возникает гистерезис, когда вы не обязательно этого хотите, например, рулевое управление на более старом автомобиле, из-за механического износа вам, возможно, придется повернуть колесо на дюйм или два влево от центра, чтобы колеса начали поворачиваться влево, а затем Пройдите через мертвую точку на дюйм или два вправо от центра, чтобы колеса повернули вправо. Вы можете покачивать колесо между этими двумя точками и ничего не произойдет.
Одна точка, еще не упомянутая в отношении гистерезиса: любая цепь с гистерезисом имеет некоторую возможность проявлять метастабильность либо по нарастающему, либо по падающему фронту (схемы могут быть спроектированы таким образом, чтобы исключить вероятность метастабильности в одном направлении, за счет увеличения ее в другом). , Например, если вход предназначен для переключения высокого уровня при точно 2,10 вольт и низкого уровня при точно 2,00 вольт, можно вполне понять, что если входной сигнал достигнет 2,15 вольт, он будет считаться высоким до тех пор, пока он не опустится ниже 2,00 вольт. Однако, если входная мощность достигает точно 2,10 В, а затем снижается до 2,05, возможно, что зарегистрированное значение никогда не будет повышаться, подниматься высоко и оставаться высоким, повышаться, а затем понижаться или даже начинать идти случайным образом высоко и низко до тех пор, пока время, когда вход превышает 2,10 или ниже 2,00 вольт.
Существует множество способов минимизировать риск попадания входного гейта в метастабильное состояние, но этой возможности нельзя полностью избежать. Можно иметь выход с тремя состояниями с состояниями «чистый высокий», «чистый низкий» и «неопределенный» и гарантировать, что, если был утвержден «чистый высокий уровень», «чистый низкий уровень» не может быть утвержден, если вход не упадет ниже 2,0 Вольт, а также, если утверждалось «чистый низкий уровень», «чистый высокий уровень» не мог быть утвержден до тех пор, пока входное напряжение не превысило 2,10 вольт. К сожалению, не было бы никакого способа предотвратить колебание между «чистым максимумом» и «неопределенным», или между «чистым низким» и «неопределенным». Можно попытаться зафиксировать сигналы «чистый высокий» и «чистый низкий», но