che cos'è "isteresi di input"?
Risposte:
Supponiamo che tu rilevi una transizione da basso a alto a 2,5 V. Un'isteresi di 100 mV significherebbe che la transizione da basso a alto viene rilevata a 2,55 V e la transizione da alto a basso viene rilevata a 2,45 V, un 100 differenza mV.
L'isteresi viene utilizzata per prevenire diverse modifiche rapidamente successive se il segnale di ingresso contiene un po 'di rumore, ad esempio. Il rumore potrebbe significare che si supera la soglia di 2,5 V più di una volta, cosa che non si desidera.
Un'isteresi di 100 mV significa che livelli di rumore inferiori a 100 mV non influenzeranno il passaggio della soglia. Quale soglia si applica dipende dal fatto che tu passi da basso ad alto (quindi è la soglia più alta) o da alto a basso (quindi è quella inferiore):
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Un altro modo per illustrare l'isteresi è attraverso la sua funzione di trasferimento , con il tipico ciclo:
Nota: l'isteresi può essere utilizzata anche per scopi diversi dall'aumento dell'immunità al rumore. L'inverter sottostante ha un ingresso di isteresi (che lo rende un trigger Schmitt , indicato dal simbolo all'interno dell'inverter). Questo semplice circuito è tutto ciò che serve per creare un oscillatore .
Ecco come funziona. Quando è acceso, la tensione del condensatore è zero, quindi l'uscita è alta (è un inverter!). L'alta tensione di uscita inizia a caricare il condensatore attraverso R. Quando la tensione sul condensatore raggiunge la soglia più alta, l'inverter vede questa come una tensione elevata e l'uscita si abbasserà. Il condensatore si scarica ora sull'uscita bassa tramite R fino a raggiungere la soglia inferiore. L'inverter vedrà quindi di nuovo questo come una bassa tensione e renderà alta l'uscita, quindi il condensatore inizia a ricaricarsi e il tutto si ripete.
La frequenza è determinata dal valore del condensatore e del resistore come indicato nelle equazioni. La differenza tra la frequenza per il normale HCMOS ( HC) e il TTL compatibile (HCT) è perché i livelli di soglia sono diversi per entrambe le parti.
Le altre due risposte forniscono un esempio di cosa significa isteresi in un caso particolare in cui esiste un trigger discreto, ma l'isteresi ha un significato più generale nel dominio continuo, che è la seguente:
Si dice che un sistema mostri isteresi quando le misurazioni effettuate in una "direzione" non sono necessariamente uguali alle misurazioni della "stessa cosa" prese nell'altra "direzione".
Ad esempio, immagina di avere un potenziometro con marcature da 0 a 9. Si potrebbe dire che il potenziometro presenta isteresi se ruotato su "5" in senso orario, la resistenza effettiva fosse di 5,1kΩ mentre quando ruotato su "5" nella in senso antiorario, la resistenza effettiva era di 4,9 kΩ. A differenza dell'esempio discreto, lo stesso effetto potrebbe essere presente quando si gira la manopola su "4". Oppure l'effetto potrebbe essere l'opposto su "4"!
Questo è un caso monodimensionale. Potete immaginare l'isteresi bidimensionale nel caso, ad esempio, di un sensore costituito da un foglio di materiale in grado di rilevare l'allungamento o la tensione in due direzioni quasi ortogonali.
L'isteresi in un circuito sorge quando un ingresso al di sopra di un certo livello attiva un'uscita, ma l'uscita non viene ripristinata fino a quando l'ingresso non raggiunge un livello inferiore. Con un input tra questi valori, l'output rimane lo stesso (alto o basso). La differenza tra i due valori di input è l'isteresi. In genere si verifica in circuiti con feedback positivo. Un esempio di un circuito con isteresi è un trigger di Schmitt.
Questo è tangenzialmente correlato, ma è un meccanismo attraverso il quale i circuiti integrati possono fornire un'isteresi di input; alcuni input di chip hanno circuiti "pin keeper". Generano un feedback positivo debole dal perno che aiuta a preservare lo stato. Tuttavia, l'intervallo di isteresi varia a seconda dell'impedenza di ingresso. Fornire al pin-keeper un segnale senza impedenza non avrebbe alcuna isteresi, mentre dargli un segnale con impedenza superiore alla resistenza di feedback significherebbe che non è in grado di cambiare affatto lo stato.
Adattato da una scheda tecnica Atmel CPLD
Se hai mai avuto una di quelle cose della luce del corridoio notturno che hai inserito in una presa a muro che ha un sensore di luce, quando si fa buio accende la luce, ma la sua luce spegne la luce, quindi è buia e gira la luce accesa. Ma è così veloce che sfarfalla, può essere un mal di testa che induce alcune persone.
Ora pensa a un termostato digitale per la tua casa. Immagina se fosse posizionato male in linea con una presa d'aria condizionata. Lo hai impostato per qualche temperatura come 72 gradi. Immagina che quando legge 73 accende l'A / C, ma non appena si accende l'A / C lo raffredda nella gamma 72 e lo spegne. Non veloce come la luce notturna del sensore di luce, ma non è un ottimo design. Invece quello che vedrai è un termostato ben posizionato o almeno meglio posizionato, che quando passa da 72 a 73 dà il via al climatizzatore, ma non lo spegne fino a quando non scende in 72 e poi in basso sotto 72 in 71. Essendo ben posizionato, la massa di aria calda deve spingere attraverso la casa fino a quando la massa di aria più fredda raggiunge il termostato fino al punto in cui spegne l'aria condizionata. Invece di un rapido on e off il ciclo on, off, on on può durare mezz'ora o più. Molto più efficiente. In questo caso l'isteresi è di un grado intero, la temperatura di accensione è al limite tra 72 e 73 gradi e la temperatura di spegnimento è al limite tra 72 e 71 gradi.
Esistono numerosi problemi che, in base alla progettazione, vogliono avere un'isteresi, l'accensione è a un livello e quella a un altro livello. In particolare per evitare una sorta di oscillazione attorno a un singolo punto di commutazione.
A volte finisci con l'isteresi quando non la vuoi necessariamente, come lo sterzo su un veicolo più vecchio, dall'usura meccanica potresti dover girare la ruota di un pollice o due a sinistra del centro per far iniziare le ruote a girare a sinistra e poi viaggiare attraverso il punto morto di un paio di pollici a destra del centro per far girare le ruote a destra. puoi spostare la ruota tra questi due punti e non succede nulla.
Un punto non ancora menzionato sull'isteresi: qualsiasi circuito con isteresi ha qualche possibilità di esibire metastabilità sul fronte di salita o di discesa (i circuiti possono essere progettati per eliminare la probabilità di metastabilità in una direzione, a spese di aumentarla nell'altra) . Ad esempio, se un input è progettato per commutare in alto con precisione a 2,10 volt e basso a esattamente 2,00 volt, si può benissimo immaginare che se l'ingresso va a 2,15 volt, sarà considerato alto fino a quando non scende al di sotto di 2,00 volt. Se, tuttavia, l'ingresso arriva esattamente a 2,10 volt e quindi fino a 2,05, è possibile che il valore registrato non salga mai alto, salga alto e rimanga alto, salga alto e poi basso, o addirittura inizi a salire casualmente alto e basso fino a quando il tempo in cui l'ingresso supera 2,10 o inferiore a 2,00 volt.
Esistono diversi modi per ridurre al minimo il rischio che una porta di ingresso vada in uno stato metastabile, ma la possibilità non può essere totalmente evitata. Si potrebbe avere un output a tre stati con stati "clean high", "clean low" e "incerti", e garantire che se si affermasse "clean high", "clean low" non potrebbe essere affermato a meno che l'ingresso non scenda al di sotto di 2.0 volt, e allo stesso modo se si affermasse "clean low", non è possibile affermare "clean high" fino a quando l'input non supera i 2,10 volt. Sfortunatamente, non ci sarebbe modo di prevenire l'oscillazione tra "alto pulito" e "incerto", o tra "basso pulito" e "incerto". Si potrebbe provare a bloccare i segnali "clean high" e "clean low", ma c'è '