Il trigger di Schmitt è un particolare tipo di comparatore di soglia con isteresi, ovvero un circuito che consente di trasformare un segnale analogico in un'uscita che varia soltanto tra due valori di tensione a seconda che l'ingresso superi una certa soglia o sia inferiore ad una seconda soglia (più bassa). La commutazione dell'uscita deve avvenire in un tempo idealmente nullo, nella pratica molto minore del tempo caratteristico con cui varia il segnale in ingresso (inverso della banda di frequenza). La particolarità del trigger di Schmitt sta nel fatto che il tempo di commutazione è ridotto per effetto di una rete di feedback positivo, ed è limitato in ultima analisi soltanto dallo slew rate dell'amplificatore usato. Una delle sue applicazioni è la produzione di onde quadre a partire da un segnale sinusoidale, per questo è molto utilizzato nei circuiti logici per creare il segnale di sincronismo (clock).
Il trigger (grilletto) di Schmitt ha una tensione d'ingresso ed una d'uscita. L'uscita può avere un valore o basso o alto. In ingresso il trigger ha due soglie, una alta e una bassa non coincidenti: in un circuito non invertente quando l'entrata è al di sotto della soglia bassa, l'uscita assume il valore basso; quando l'entrata si trova al di sopra della soglia alta (più elevata), l'uscita assume il valore alto. Quando il valore in ingresso si trova compreso tra le due soglie, l'uscita conserva il valore precedente finché l'entrata non sia variata sufficientemente da farne scattare il cambio (azione di trigger). Questo funzionamento implica una qualche memoria nel trigger che prende il nome di isteresi.
Il vantaggio del trigger di Schmitt rispetto ad altri sistemi similari ad una sola soglia d'ingresso è rappresentato dalla sua maggiore stabilità: con una sola soglia d'ingresso, un segnale in entrata rumoroso, di ampiezza prossima al valore di soglia, può oscillare rapidamente attorno a tale valore, facendo altrettanto oscillare l'uscita tra il suo valore basso ed alto; con il trigger di Schmitt, un segnale rumoroso vicino ad una soglia può causare una sola commutazione del valore d'uscita, dopo di che deve crescere verso l'altra soglia al fine di causare una ulteriore commutazione.
Comparatore con isteresi (trigger di Schmitt)
In certe situazioni i comparatori a soglia singola possono provocare problemi, dovuti ai tempi di transizione del segnale di uscita quando la tensione di ingresso è prossima allo zero. Cioè l'uscita continuerebbe a oscillare quando al segnale di ingresso si aggiunge ad esempio un piccolo disturbo. Per evitare ciò si utilizza un comparatore con isteresi detto anche trigger di Schmitth , che può essere realizzato mediante un A.O. con rete di retroazione positiva, cioè dotato di un partitore esterno che riporta all' ingresso "+" cioè non invertente una porzione del segnale di uscita.
Se Vd=(V+)-(V-)>0 si ha in uscita una saturazione positiva +Vsat e al morsetto non invertente si avrà una V+ tale che:
V+=(VT+)=Vsat*R1/(R1+R2)
se Vd=(V+)-(V-)<0 si ha in uscita una saturazione negativa -Vsat e al morsetto non invertente si avrà una V+ tale che:
V+=(VT)= -Vsat*R1/(R1+R2)
In questo modo VH cioè la tensione di isteresi
VH=(VT+)-(VT-)=2 *Vsat*R1/(R1+R2)
Se adesso all'ingresso del trigger di Schmitt mettiamo un segnale con Vimax>(VT+) avremo in uscita un'onda che va sia in saturazione negativa, mentre se Vimax<(VT-) si avrà una saturazione negativa.
Adesso inviamo il segnale di ingresso al canale 1 dell'oscilloscopio e il segnale di uscita al canale 2 dell'oscilloscopio, e ci mettiamo in configurazione x-y. In questo caso si avrà la seguente figura di isteresiche partendo da sinistra, cioè per valorei di Vi minore di zero si vede una saturazione positiva, spostandoci verso destra con vi maggiore di zero avremo una saturazione negativa in uscita. In questo caso la figura di isteresi è simmetrica rispetto all'origine degli assi x-y.
Comparatore con due led e singola alimentazione
Un altro utilizzo del comparatore è quello di mettere alla sua uscita due led uno rosso ed uno verde in antiparallelo, in modo che se cèe saturazione positiva si accebde il diodo rosso e se c'è saturazione negativa si accende il diodo led verde. Per comodità ho utilizzato un A.O. a singola alimentazione alimentato a 12 Volt con all'ingresso invertente un offset di 6 volt paria a Vcc/2 per poter visualizzare le due saturazioni.