Disparador Schmitt

Un disparador Schmitt es un comparador regenerativo con realimentación positiva que presenta dos tensiones de comparación a la entrada; VTH y VTL, en función del estado de la salida. La VTC de estos circuitos presenta histéresis y por ello también se les denomina comparador con histéresis.

La realimentación negativa en un amplificador tiende a mantenerle dentro de la región lineal y una realimentación positiva fuerza a ese amplificador a operar en la región de saturación.

Sus principales aplicaciones se encuentran en el campo de comunicaciones digitales debido a su capacidad de eliminar ruidos y en circuitos generadores de formas de onda.

En la figura 9.10.a se muestra el esquema de un disparador de Schmitt inversor formado por un AO o un comparador de las Resistencias R1 y R2 introducen una realimentación positiva en el circuito que fuerza a operar al AO en saturación. La tensión de entrada Vi es comparada Vp; esta tensión se obtiene a través del divisor de tensión formado por R1 y R2 de forma que:

Como V0 puede tener dos estados (VOH, VOL), existen dos tensiones umbrales definidor por la siguiente ecuación:

En la figura 9.10.b se describe la VTC de este disparador Schmitt. Esta curva se obtiene fácilmente a partir de las ecuaciones 9.5 y 9.6. Cuando la Vi es muy negativa se verifica que Vi<Vp resultando que V0=VOH y VP=VTH.

Si se aumenta la Vi llegará el momento en que Vi>Vp=VTH y se producirá un cambio en la salida del comparador que V0=VOL y VP=VTL (tramo 2 y 3 de la VTC); la tensión de comparación es ahora VTL. Si se disminuye Vi se produce un nuevo cambio en la salida del comparador cuando Vi<CP=VTL resultando que V0=VOH y VP=VTH (Tramo 4 y 1 de la VTC). El efecto de esta VTC se pone de manifiesto en las formas de onda de entrada-salida que se muestra en la figura 9.10.c.

El cambio en la salida del comparador únicamente se produce cuando la tensión de entrada Vi alcanza el valor de VTL o VTH. Esta característica le hace idóneo en entornos industriales con alto ruido en donde los comparadores originan múltiples transiciones de salida.

salida. Un ejemplo concreto se muestra en el comparador de la figura 9.11.a con la VTC de la figura 9.11.b. En la figura 9.11.c se puede observar la respuesta del comparador a la misma señal de entrada aplicada al disparador de Schmitt de la figura 9.10.c. En este caso, el ruido existente alrededor de la tensión de comparación (0 V) genera varias transiciones inexistentes en el disparador Schmitt. Este efecto es más perjudicial cuando se utiliza un comparador como elemento de detector de nivel. Pequeñas variaciones alrededor de la tensión de comparación debida a ruidos, fluctuaciones, etc, originan transiciones en la salida que deben ser eliminadas introduciendo una pequeña cantidad de histéresis para estabilizarlos frente a posibles oscilaciones.

El disparador de Schmitt de la figura 9.10.a es un inversor porque para tensiones bajas de Vi la salida es VOH y viceversa para tensiones altas de Vi la salida es VOL. En la figura 9.12.a se muestra la version no.inversa de un disparador Schmitt que invluye un circuito limitador basado en dos diodos Zener conectados en contraposición. De esta manera, os límites de la tensión de salida estarán fijados a VOH=Vz+Vd y VOL=-Vz-Vd con independencia de la tensión de alimentación.

La VTC de este circuito aparece en la figura 9.12.b; la VTH=(R1/R2)VOH y VTL=(R1/R2)VOL. En la figura 9.12 se indican los símbolos utilizados para representar los disparadores Schmitt inversores y no inversores.