¿Qué es la "histéresis de entrada"?
Respuestas:
Supongamos que detecta una transición de bajo a alto a 2.5 V. Una histéresis de 100 mV significaría que la transición de bajo a alto se detecta a 2.55 V y la transición de alto a bajo se detecta a 2.45 V, un 100 diferencia mV.
La histéresis se usa para evitar varios cambios sucesivos rápidamente si la señal de entrada contendría algo de ruido, por ejemplo. El ruido podría significar que cruza el umbral de 2.5 V más de una vez, lo que no desea.
Una histéresis de 100 mV significa que niveles de ruido inferiores a 100 mV no influirán en el paso del umbral. El umbral que se aplica depende de si pasa de bajo a alto (entonces es el umbral más alto) o de alto a bajo (entonces es el más bajo):
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Otra forma de ilustrar la histéresis es a través de su función de transferencia , con el bucle típico:
Nota: la histéresis también se puede usar para otros fines que no sean aumentar la inmunidad al ruido. El inversor a continuación tiene una entrada de histéresis (que lo convierte en un disparador Schmitt , indicado por el símbolo dentro del inversor). Este circuito simple es todo lo que necesitas para hacer un oscilador .
Así es como funciona. Cuando está encendido, el voltaje del condensador es cero, por lo que la salida es alta (¡es un inversor!). El alto voltaje de salida comienza a cargar el condensador a través de R. Cuando el voltaje sobre el condensador alcanza el umbral más alto, el inversor lo ve como un alto voltaje, y la salida será baja. El condensador ahora se descargará a la salida baja a través de R hasta que se alcance el umbral inferior. El inversor volverá a ver esto como un voltaje bajo y hará que la salida sea alta, por lo que el condensador comienza a cargarse nuevamente y todo se repite.
La frecuencia está determinada por el valor del condensador y la resistencia como se indica en las ecuaciones. La diferencia entre la frecuencia para el HCMOS normal ( HC) y el compatible con TTL (HCT) se debe a que los niveles de umbral son diferentes para ambas partes.
Las otras dos respuestas dan un ejemplo de lo que significa histéresis en un caso particular donde hay un disparador discreto, pero la histéresis tiene un significado más general en el dominio continuo, que es el siguiente:
Se dice que un sistema exhibe histéresis cuando las mediciones tomadas en una "dirección" no son necesariamente iguales a las mediciones de la "misma cosa" tomadas en la otra "dirección".
Por ejemplo, imagine que tiene un potenciómetro con marcas de 0 a 9. Se podría decir que el potenciómetro exhibe histéresis si cuando se gira a "5" en el sentido de las agujas del reloj, la resistencia real era 5.1kΩ mientras que cuando se gira a "5" en el en sentido antihorario, la resistencia real fue de 4.9kΩ. A diferencia del ejemplo discreto, el mismo efecto puede estar presente cuando la perilla se gira a "4". ¡O el efecto podría ser el opuesto en "4"!
Ese es un caso 1-dimensonal. Puede imaginar una histéresis bidimensional en el caso de, por ejemplo, un sensor que consiste en una lámina de material que puede detectar estiramiento o deformación en dos direcciones casi ortogonales.
La histéresis en un circuito surge cuando una entrada por encima de cierto nivel dispara una salida, pero la salida no se restablece hasta que la entrada alcanza un nivel más bajo. Con una entrada entre esos valores, la salida permanece igual (alta o baja). La diferencia entre los dos valores de entrada es la histéresis. Suele ocurrir en circuitos con retroalimentación positiva. Un ejemplo de circuito con histéresis es un disparador de Schmitt.
Esto está relacionado tangencialmente, pero es un mecanismo por el cual los circuitos integrados pueden proporcionar histéresis de entrada; Algunas entradas de chip tienen circuitos "pin keeper". Generan una retroalimentación positiva débil a través del pin que ayuda a preservar el estado. Sin embargo, el rango de histéresis varía según la impedancia de entrada. Proporcionar al pin-keeper una señal sin impedancia no tendría histéresis, mientras que darle una señal con una impedancia más alta que la resistencia de retroalimentación significaría que no puede cambiar el estado en absoluto.
Adaptado de una hoja de datos Atmel CPLD
Si alguna vez ha tenido una de esas cosas de luz de pasillo de luz nocturna, conecte un enchufe de pared que tenga un sensor de luz, cuando oscurece enciende la luz, pero su propia luz apaga la luz, entonces está oscuro y se apaga La luz encendida. Pero es tan rápido que solo parpadea, puede ser dolor de cabeza para algunas personas.
Ahora piense en un termostato digital para su casa. Imagínese si estuviera mal colocado justo en línea con una ventilación de aire acondicionado. Lo tienes configurado para una temperatura como 72 grados. Imagine que cuando lee 73 enciende el A / C, pero tan pronto como se enciende el A / C lo enfría nuevamente al rango 72 y lo apaga. No es tan rápido como la luz nocturna del sensor de luz, pero no es un gran diseño. En cambio, lo que verá es un termostato bien colocado o al menos mejor ubicado, que cuando cambia de 72 a 73 enciende el A / C, pero no lo apaga hasta que cae en 72 y luego baja por debajo de 72 en 71. Al estar bien colocado, la masa de aire caliente tiene que empujar a través de la casa hasta que la masa de aire más frío llegue al termostato hasta el punto de apagar el aire acondicionado. En lugar de un encendido y apagado rápido, el ciclo de encendido, apagado y encendido puede durar media hora o más. Mucho más eficiente. En este caso, la histéresis es un grado completo, la temperatura de encendido está en el límite entre 72 y 73 grados y la temperatura de apagado está en el límite entre 72 y 71 grados.
Hay varios problemas que, por diseño, desean tener histéresis, el encendido está en un nivel y el apagado en otro nivel. Específicamente para evitar algún tipo de oscilación sobre un único punto de conmutación.
A veces terminas con histéresis cuando no necesariamente la quieres, como la dirección de un vehículo más viejo, debido al desgaste mecánico, es posible que tengas que girar el volante una pulgada o dos hacia la izquierda del centro para que las ruedas comiencen a girar a la izquierda y luego viaje a través del punto muerto una pulgada o dos a la derecha del centro para que las ruedas giren a la derecha. puedes mover la rueda entre estos dos puntos y que no pase nada.
Un punto aún no mencionado sobre la histéresis: cualquier circuito con histéresis tiene alguna posibilidad de exhibir metaestabilidad en el borde ascendente o descendente (los circuitos pueden estar diseñados para eliminar la probabilidad de metaestabilidad en una dirección, a expensas de aumentarla en la otra) . Por ejemplo, si una entrada está diseñada para cambiar alto a exactamente 2.10 voltios y bajo a exactamente 2.00 voltios, uno puede imaginar que si la entrada llega a 2.15 voltios, se considerará alta hasta que descienda por debajo de 2.00 voltios. Sin embargo, si la entrada llega a exactamente 2.10 voltios y luego a 2.05, es posible que el valor registrado nunca suba, suba y permanezca alto, suba y luego baje, o incluso comience a subir y bajar aleatoriamente hasta que tiempo a medida que la entrada sube por encima de 2.10 o por debajo de 2.00 voltios.
Hay una variedad de formas de minimizar el riesgo de que una puerta de entrada entre en un estado metaestable, pero la posibilidad no se puede evitar por completo. Se podría tener una salida de tres estados con estados "limpio alto", "limpio bajo" e "incierto", y garantizar que si se afirmaba "limpio alto", no se podría afirmar "limpio bajo" a menos que la entrada cayera por debajo de 2.0 voltios, y del mismo modo si se afirmó "limpiar bajo", "limpiar alto" no se podría afirmar hasta que la entrada subiera por encima de 2,10 voltios. Desafortunadamente, no habría forma de evitar la oscilación entre "limpio alto" e "incierto", o entre "limpio bajo" e "incierto". Se podría tratar de enganchar las señales "limpiar alto" y "limpiar bajo", pero allí