apa itu "histeresis masukan"?
Jawaban:
Katakanlah Anda mendeteksi transisi rendah ke tinggi pada 2,5 V. Histeresis 100 mV akan berarti bahwa transisi rendah ke tinggi terdeteksi pada 2,55 V dan transisi tinggi ke rendah terdeteksi pada 2,45 V, sebuah 100 perbedaan mV.
Histeresis digunakan untuk mencegah beberapa perubahan cepat berturut-turut jika sinyal input akan mengandung beberapa noise, misalnya. Kebisingan bisa berarti Anda melewati ambang 2,5 V lebih dari sekali, yang tidak Anda inginkan.
Histeresis 100 mV berarti tingkat kebisingan kurang dari 100 mV tidak akan memengaruhi ambang batas. Ambang mana yang berlaku tergantung pada apakah Anda beralih dari rendah ke tinggi (maka itu ambang yang lebih tinggi) atau dari tinggi ke rendah (maka yang lebih rendah):
sunting
Cara lain untuk menggambarkan histeresis adalah melalui fungsi transfernya , dengan loop khas:
Catatan: histeresis juga dapat digunakan untuk tujuan lain selain meningkatkan imunitas suara. Inverter di bawah ini memiliki input histeresis (yang membuatnya menjadi pemicu Schmitt , ditunjukkan oleh simbol di dalam inverter). Sirkuit sederhana ini adalah semua yang Anda butuhkan untuk membuat osilator .
Begini cara kerjanya. Ketika dihidupkan tegangan kapasitor adalah nol, jadi outputnya tinggi (ini adalah inverter!). Tegangan output tinggi mulai mengisi kapasitor melalui R. Ketika tegangan di atas kapasitor mencapai ambang yang lebih tinggi, inverter melihat ini sebagai tegangan tinggi, dan output akan turun. Kapasitor sekarang akan melepaskan ke output rendah melalui R sampai ambang batas bawah tercapai. Inverter sekali lagi akan melihat ini sebagai tegangan rendah, dan membuat output tinggi, sehingga kapasitor mulai terisi lagi, dan semuanya terulang.
Frekuensi ditentukan oleh nilai kapasitor dan resistor seperti yang diberikan dalam persamaan. Perbedaan antara frekuensi untuk HCMOS normal ( HC) dan yang kompatibel dengan TTL (HCT) karena level ambang berbeda untuk kedua bagian.
Dua jawaban lainnya memberikan contoh tentang apa arti histeresis dalam kasus tertentu di mana ada pemicu yang terpisah, tetapi histeresis memiliki makna yang lebih umum dalam domain kontinu, yaitu sebagai berikut:
Suatu sistem dikatakan menunjukkan histeresis ketika pengukuran yang dilakukan dalam satu "arah" tidak harus sama dengan pengukuran "hal yang sama" yang diambil dalam "arah" yang lain.
Sebagai contoh, bayangkan Anda memiliki potensiometer dengan tanda dari 0 hingga 9. Potensiometer dapat dikatakan menunjukkan histeresis jika ketika berubah menjadi "5" dalam arah searah jarum jam, resistensi aktual adalah 5.1 kΩ sedangkan ketika berubah menjadi "5" di berlawanan arah jarum jam, resistance sebenarnya adalah 4.9kΩ. Berbeda dengan contoh diskrit, efek yang sama mungkin ada ketika kenop diputar ke "4". Atau efeknya bisa jadi kebalikan dari "4"!
Itu adalah kasus 1-dimensonal. Anda dapat membayangkan histeresis 2 dimensi dalam kasus, misalnya, sebuah sensor yang terdiri dari selembar bahan yang dapat merasakan regangan atau regangan pada dua arah yang hampir ortogonal.
Histeresis dalam suatu sirkuit muncul ketika input di atas level tertentu memicu output, tetapi output tidak diatur ulang sampai input mencapai level yang lebih rendah. Dengan input antara nilai-nilai itu, output tetap sama (tinggi atau rendah). Perbedaan antara dua nilai input adalah histeresis. Ini biasanya terjadi di sirkuit dengan umpan balik positif. Contoh sirkuit dengan histeresis adalah pemicu Schmitt.
Ini terkait secara tangensial, tetapi ini merupakan mekanisme di mana IC dapat memberikan input histeresis; beberapa input chip memiliki sirkuit "pin keeper". Mereka menghasilkan umpan balik positif yang lemah dari pin yang membantu dalam menjaga kondisi. Namun, kisaran histeresis bervariasi tergantung pada impedansi input. Memberikan pin-keeper sinyal tanpa impedansi tidak akan memiliki histeresis, sementara memberikan sinyal dengan impedansi lebih tinggi dari resistor umpan balik akan berarti itu tidak dapat mengubah keadaan sama sekali.
Diadaptasi dari lembar data Atmel CPLD
Jika Anda pernah memiliki salah satu dari hal-hal lampu hall lampu malam yang Anda tancapkan ke stopkontak dinding yang memiliki sensor cahaya, ketika menjadi gelap itu menyalakan lampu, tetapi cahayanya sendiri mematikan lampu, maka itu gelap dan ternyata lampu menyala. Tapi itu sangat cepat sehingga hanya berkedip, bisa menyebabkan sakit kepala bagi sebagian orang.
Sekarang pikirkan termostat digital untuk rumah Anda. Bayangkan jika itu ditempatkan buruk sejalan dengan ventilasi AC. Anda mengaturnya untuk beberapa suhu seperti 72 derajat. Bayangkan bahwa ketika dibaca 73, ia menyalakan AC, tetapi begitu AC menyala itu kembali dingin ke kisaran 72 dan mematikannya. Tidak secepat sensor cahaya malam tapi bukan desain yang bagus. Alih-alih apa yang akan Anda lihat adalah termostat yang ditempatkan dengan baik atau setidaknya ditempatkan lebih baik, bahwa ketika beralih dari 72 ke 73 itu akan menyalakan A / C, tetapi tidak akan mematikannya sampai turun ke bawah 72 kemudian turun di bawah 72 ke 71. Dengan ditempatkan dengan baik, massa udara hangat harus mendorong masuk ke dalam rumah sampai massa udara yang lebih dingin mencapai termostat ke titik yang mematikan AC. Alih-alih cepat dan mematikan on, off, untuk on cycle bisa setengah jam atau lebih. Jauh lebih efisien. Dalam hal ini histeresis adalah seluruh derajat, saklar pada suhu berada pada batas antara 72 dan 73 derajat dan suhu mati berada pada batas antara 72 dan 71 derajat.
Ada beberapa masalah yang menurut desain ingin memiliki histeresis, sakelar hidup di satu tingkat dan sakelar mati di tingkat lain. Khusus untuk menghindari semacam osilasi tentang satu titik sakelar.
Kadang-kadang Anda berakhir dengan histeresis ketika Anda tidak selalu menginginkannya, seperti kemudi pada kendaraan yang lebih tua, dari pakaian mekanik Anda mungkin harus memutar roda satu atau dua inci ke kiri tengah untuk membuat roda mulai belok kiri dan kemudian bepergian melalui titik mati satu atau dua inci ke kanan tengah untuk mendapatkan roda berbelok ke kanan. Anda dapat menggoyangkan roda di antara dua titik ini dan tidak ada yang terjadi.
Satu hal yang belum disebutkan tentang histeresis: sirkuit apa pun dengan histeresis memiliki beberapa kemungkinan untuk menunjukkan metastabilitas pada sisi naik atau turun (sirkuit dapat dirancang untuk menghilangkan kemungkinan metastabilitas dalam satu arah, dengan mengorbankan peningkatan di sisi lain) . Sebagai contoh, jika input dirancang untuk beralih tinggi pada tepat 2,10 volt dan rendah pada tepat 2,00 volt, orang dapat dengan baik mengetahui bahwa jika input pergi ke 2,15 volt, itu akan dianggap sebagai tinggi hingga turun di bawah 2,00 volt. Namun, jika inputnya tepat ke 2.10 volt dan kemudian turun ke 2.05, ada kemungkinan bahwa nilai yang terdaftar mungkin tidak pernah naik tinggi, naik tinggi dan tetap tinggi, naik tinggi dan kemudian rendah, atau bahkan mulai naik tinggi dan rendah secara acak sampai seperti itu saat input berjalan di atas 2,10 atau di bawah 2,00 volt.
Ada berbagai cara untuk meminimalkan risiko gerbang input masuk ke kondisi metastabil, tetapi kemungkinan tidak dapat sepenuhnya dihindari. Seseorang dapat memiliki output tiga negara dengan status "bersih tinggi", "bersih rendah", dan "tidak pasti", dan menjamin bahwa jika "bersih tinggi" dinyatakan, "bersih rendah" tidak dapat ditegaskan kecuali input turun di bawah 2,0 volt, dan juga jika "clean low" dinyatakan, "clean high" tidak dapat ditegaskan sampai input naik di atas 2,10 volt. Sayangnya, tidak akan ada cara untuk mencegah osilasi antara "bersih tinggi" dan "tidak pasti", atau antara "bersih rendah" dan "tidak pasti". Seseorang dapat mencoba untuk mengunci sinyal "bersih tinggi" dan "bersih rendah", tetapi ada