ＴＲ回路によるシュミット・トリガーの実験

２０２３／０７／１６（日曜日）　晴れ

　梅雨も末期、関東地方は晴天の猛暑日が続いている。
　オイらは冷房の効いた部屋で相変わらず電子回路の実験をして遊んでいる。
　ひょっとしたことからジャンクボックスで見つけたオペアンプ（７４１Ｃ）が
引き金となって“コンパレータ”というものの実験をしていたが、まぁ何とか
その仕組みや原理みたいなことは理解？できた。（本当に理解したかどうかは
わからないが、当人はそのつもりでいる（笑い）。）

　コンパレータを使えばノイズが乗った信号でもチャタリングを防いで確実な
ＯＮ、ＯＦＦ制御ができそうだ。
　だけど“ノイズ”というレベルではないスイッチの不良動作（断続に相当する
ようなノイズ）には効果はないだろう。（当たり前かぁ・・・）
　それにＯＰアンプを使ったコンパレータは回路も複雑になるし、大袈裟だ。
　キーパッドのようにスイッチが沢山あるものは対応が難しいだろう。

　そこでコンパレータと同じような機能（ヒステリシス）を持ったシュミット・
トリガーの実験をしてみた。

　あり合わせのトランジスターで組み上げたシュミット・トリガー回路。

　

 

　回路図はこんなものです。
　ヒステリシスの確認時には可変抵抗器（１ＫΩのトリマポッド）に接続して調整。
　メカ接点のテストではタクトスイッチに接続して確認する。

 

トランジスタ２石のシュミット・トリガと外部回路ドライブ用のＴＲを接続している。
（ヒステリシスを大きくすると、シュミット・トリガーの出力（ＧＮＤ側）が高電位に
なってしまい、外部回路のドライブに支障が出る）

 

シュミット・トリガー回路の動作をオシロスコープで観察してみた。
観察するポイントは

① 入力（可変抵抗器の出力電圧）
② エミッタ電圧
③ コレクタ電圧

ＧＮＤレベルの確認。

 

可変抵抗器（トリマ・ポット）を調節してしきい値（ヒステリシス）の確認をした。

 

　入力電圧が２.８４Ｖ←→０.８Ｖで反転を繰り返している。　
　しきい値（ヒステリシス）は２Ｖぐらいあり、かなり広い。
　コレクタ抵抗、エミッタ抵抗の値によって変化するがこの２Ｖとという
しきい値のためにコレクタ電圧はＯＦＦ時３.６Ｖ、ＯＮ時２.３Ｖと
ＯＦＦ時の電圧が高くて問題になる。
　そのためにＴＲを１段（バッファ？）入れてある。

 

タクトスイッチのＯＮ、ＯＦＦを入力にして実験してみた。
こんなガシャガシャな波形がでてきた。

時間軸を広げてみてみると、ノイズというよりチャタリングばかりの波形だ。

 

スイッチのＯＮ、ＯＦＦ時にはこんなノイズが出るかと思っていたのだが・・・

 

ＳＷをＯＮ、ＯＦＦしたときの波形はこのような波形がほとんどだ。
立ち上がり、立下りにノイズが乗るというよりも、細かい「断」「接」が
連続する感じだ。

 

これでは細かい断続を切り取って整形してるようなものだろう。

　シュミット・トリガーは正帰還による急峻な立ち上がり、立下りを利用した
波形整形が目的だろう。
　機械式接点はノイズが悪さをするよりも「接」「断」時の機械的な振動などで
生じる接触不良が問題だ。
　これを機械的に解決するのは素人では不可能だ。
　やっぱり今までどおり、コンデンサと抵抗器を組み合わせたフィルタを使って
防止するしかないか？

　次はこの実験をしてみよう。