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Operationsverstärker als Schmitt-Trigger
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ToggleDer Schmitt-Trigger funktioniert als Schwellwert-Schalter, der bei einer bestimmten Eingangsspannung UE ein die Spannung am Ausgang einschaltet und bei einer bestimmten Eingangsspannung UE aus die Ausgangsspannung ausschaltet.

Schaltzeichen Schmitt-Trigger bzw. Schwellwert-Schalter
Die Differenz zwischen Eischaltspannung UE ein und Ausschaltspannung UE aus wird als Schaldifferenz Udiff oder Hysterese UH bezeichnet. Das Arbeitsverhalten eines Schmitt-Triggers lässt sich gut am Beispiel eines Sinus-Rechteckwandlers zeigen - hier nicht-invertierender Schmitt-Trigger:
OPV als nicht-invertierender Schmitt-Tigger

Schaltverhalten- Funktionsweise Schmitt-Trigger - Übertragungskennlinie -Hysterese
Bemerkung: Da beide Kurven die Zeitachse t als gemeinsame Achse haben, lassen sich diese zusammenfassen zu einer sogenannten Übertragungskennlinie bzw. Hysterese-Kennlinie aus dieser übrigens das Schaltzeichen des Schmitt-Triggers hergeleitet wird.
Schaltung und Berechnung OPV als nicht-invertierender Schmitt-Trigger

OPV als nicht-invertierender Schmitt-Trigger
Ansatz: Die Ausgangsspannung kann von der minimalen Ausgangsspanung Ua min auf die maximale Ausgangsspannung Ua max und umgekehrt springen.
Bestimmung der Schaltschwellen:
1. Bestimmung der Ausschaltspannung Ue Aus : (Ausgeschaltet kann nur, wenn Ua = Ua max ist!)
Da der + Eingang des OPV am virtuellen Nullpunkt liegt, gilt UR2 = Ua max. Die Spannung Ue aus ist mit negativem Vorzeichen behalftetund fällt an R1 ab:
R1 = UR1 = - Ue aus
R2 UR2 Ua max
=> Ue Aus = - R1 • Ua max (1)
. R2
2. Bestimmung der Einschaltspannung Ue Ein : (Eingeschaltet kann nur, wenn Ua = Ua min ist!)
Ähnlich wie unter Punkt 1 jetzt aber unter der Annahme, dassUe Ein > 0V und Ua min < 0V ist, erhalten wir:
=> Ue Ein = - R1 • Ua min (2)
. R2
3. Betimmung der Hysteresespannung:
Die Hysteresespannung UH ist definiert als die Differenzder Einschalt- und Ausschaltspannung:
UH = Ue Ein - Ue Aus (3)
Gl. (1) und (2) in (3) ergibt:
UH = ( -R1 / R2 * Ua min) - (- R1 / R2 * Ua max)
UH = R1 ( Ua max - Ua min )
. R2
Bem.: UA min hat üblicherweise negatives Vorzeichen.
OPV als invertierender Schmitt-Trigger

Schaltverhalten- Funktionsweise Invertierender Schmitt-Trigger - Übertragungskennlinie -Hysterese
Schaltung und Berechnung OPV als invertierender Schmitt-Trigger

OPV als invertierender Schmitt-Trigger
Bestimmung der Schaltschwellen:
1. Bestimmung der Ausschaltspannung Ue Aus : (Ausgeschaltet kann nur, wenn Ua = Ua max ist!)
Bedingung für das Umschalten in die negative Ausgangsspannung:
Ue > UR2
Bestimmung UR2, welche gleichzeitig ein Schaltpunkt ist, über den Spannungsteiler:
Ue Aus = UR2 = R2 • Ua max (1)
. R2 + R2
2. Bestimmung der Einschaltspannung Ue Ein : (Ausgeschaltet kann nur, wenn Ua = Ua min ist!)
Bedingung für das Umschalten in die positive Ausgangsspannung:
Ue < UR2
Bestimmung UR2, welche gleichzeitig ein Schaltpunkt ist, über den Spannungsteiler:
Ue Ein = UR2 = R2 • Ua min (2)
. R2 + R2
Bem.: UA min hat üblicherweise negatives Vorzeichen.