o que é "histerese de entrada"?
Respostas:
Digamos que você detecte uma transição de baixo para alto a 2,5 V. Uma histerese de 100 mV significaria que a transição de baixo para alto é detectada em 2,55 V e a transição de alto para baixo é detectada em 2,45 V, 100 diferença de mV.
A histerese é usada para evitar várias alterações rapidamente sucessivas se o sinal de entrada contiver algum ruído, por exemplo. O barulho pode significar que você ultrapassa o limiar de 2,5 V mais de uma vez, o que você não deseja.
Uma histerese de 100 mV significa que níveis de ruído inferiores a 100 mV não influenciam a passagem do limiar. Qual limite se aplica depende de você ir de baixo para alto (então é o limite mais alto) ou de alto para baixo (então é o mais baixo):
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Outra maneira de ilustrar a histerese é através de sua função de transferência , com o loop típico:
Enquanto a tensão de entrada permanecer abaixo de a saída é baixa, mas se exceder esse valor, a saída muda para alta (a seta para cima). Então a saída permanece alta enquanto a tensão de entrada permanecer acima de . Quando a tensão de entrada cai abaixo desse limite, a saída muda para um nível baixo (a seta para baixo).
Nota: a histerese também pode ser usada para outros fins, além de aumentar a imunidade a ruídos. O inversor abaixo possui uma entrada de histerese (o que o torna um gatilho Schmitt , indicado pelo símbolo dentro do inversor). Este circuito simples é tudo o que você precisa para fazer um oscilador .
Aqui está como isso funciona. Quando é ligada, a tensão do capacitor é zero, então a saída é alta (é um inversor!). A alta tensão de saída começa a carregar o capacitor através de R. Quando a tensão acima do capacitor atinge o limite mais alto, o inversor vê isso como uma alta tensão e a saída diminui. O capacitor agora descarregará para a saída baixa via R até que o limite inferior seja atingido. O inversor voltará a vê-lo como baixa tensão e elevará a saída, de modo que o capacitor comece a carregar novamente e tudo se repita.
A frequência é determinada pelo valor do capacitor e do resistor, conforme indicado nas equações. A diferença entre a frequência do HCMOS normal ( HC) e do compatível com TTL (HCT) é porque os níveis de limite são diferentes para as duas partes.
As outras duas respostas dão um exemplo do que significa histerese em um caso específico em que há um gatilho discreto, mas a histerese tem um significado mais geral no domínio contínuo, que é o seguinte:
Diz-se que um sistema exibe histerese quando as medidas tomadas em uma "direção" não são necessariamente iguais às medidas da "mesma coisa" tomadas na outra "direção".
Por exemplo, imagine que você tenha um potenciômetro com marcações de 0 a 9. Pode-se dizer que o potenciômetro exibe histerese se, quando girado para "5" no sentido horário, a resistência real for de 5,1kΩ enquanto que para "5" no no sentido anti-horário, a resistência real era de 4.9kΩ. Diferente do exemplo discreto, o mesmo efeito pode estar presente quando o botão for girado para "4". Ou o efeito pode ser o oposto em "4"!
Esse é um caso de 1 dimensão. Você pode imaginar a histerese bidimensional no caso de, por exemplo, um sensor que consiste em uma folha de material que pode detectar estiramento ou tensão em duas direções quase ortogonais.
A histerese em um circuito surge quando uma entrada acima de um determinado nível aciona uma saída, mas a saída não é redefinida até que a entrada atinja um nível mais baixo. Com uma entrada entre esses valores, a saída permanece a mesma (alta ou baixa). A diferença entre os dois valores de entrada é a histerese. Geralmente ocorre em circuitos com feedback positivo. Um exemplo de circuito com histerese é um gatilho de Schmitt.
Isso está relacionado tangencialmente, mas é um mecanismo pelo qual os CIs podem fornecer histerese de entrada; algumas entradas de chip possuem circuitos "pin keeper". Eles geram um feedback positivo fraco pelo pino, o que ajuda na preservação do estado. No entanto, o intervalo de histerese varia dependendo da impedância de entrada. Fornecer ao detentor de pinos um sinal sem impedância não teria histerese, enquanto emitir um sinal com impedância maior que o resistor de realimentação significaria que ele seria incapaz de alterar o estado.
Adaptado de uma folha de dados do Atmel CPLD
Se você já teve uma daquelas coisas de iluminação noturna que você conecta a uma tomada com sensor de luz, quando escurece, acende a luz, mas sua própria luz apaga a luz, fica escuro e fica aceso a luz acesa. Mas é tão rápido que apenas pisca, pode causar dor de cabeça para algumas pessoas.
Agora pense em um termostato digital para sua casa. Imagine se ele não estivesse bem alinhado com a ventilação do ar condicionado. Você o configurou para uma temperatura de 72 graus. Imagine que, ao ler 73, ele liga o A / C, mas assim que o A / C liga, ele o resfria novamente para a faixa 72 e o desliga. Não é tão rápido quanto a luz noturna do sensor de luz, mas não é um ótimo design. Em vez disso, o que você verá é um termostato bem colocado ou, pelo menos, melhor colocado, que, quando alterna de 72 para 73, liga o A / C, mas não o desliga até cair em 72 e, em seguida, abaixo de 72 em 71. Sendo bem posicionada, a massa de ar quente deve passar pela casa até que a massa de ar mais frio atinja o termostato a ponto de desligar o A / C. Em vez de um ciclo rápido de ligar e desligar, o ciclo de ligar, desligar e ligar pode demorar meia hora ou mais. Muito mais eficiente. Nesse caso, a histerese é de um grau inteiro, a temperatura de ativação está no limite entre 72 e 73 graus e a temperatura de desligamento está no limite entre 72 e 71 graus.
Existem vários problemas que, por projeto, desejam ter histerese, a chave está em um nível e a chave está em outro nível. Especificamente para evitar algum tipo de oscilação sobre um único ponto de comutação.
Às vezes, você acaba com histerese quando não necessariamente a quer, como a direção de um veículo antigo, devido a desgaste mecânico, pode ser necessário girar a roda uma polegada ou duas à esquerda do centro para fazer com que as rodas comecem a virar à esquerda e depois viaje pelo ponto morto uma polegada ou duas à direita do centro para fazer as rodas girarem para a direita. você pode mexer a roda entre esses dois pontos e não acontecer nada.
Um ponto ainda não mencionado sobre a histerese: qualquer circuito com histerese tem alguma possibilidade de exibir metastabilidade na borda ascendente ou descendente (os circuitos podem ser projetados para eliminar a probabilidade de metastabilidade em uma direção, à custa de aumentá-la na outra) . Por exemplo, se uma entrada é projetada para alternar alta a precisamente 2,10 volts e baixa a precisamente 2,00 volts, pode-se concluir que se a entrada for de 2,15 volts, será considerada alta até ficar abaixo de 2,00 volts. Se, no entanto, a entrada for precisamente de 2,10 volts e depois descer para 2,05, é possível que o valor registrado nunca suba alto, suba alto e permaneça alto, suba e desça alto ou até comece a subir aleatoriamente alto e baixo até que tempo que a entrada ultrapassa 2,10 ou abaixo de 2,00 volts.
Existem várias maneiras de minimizar o risco de um portão de entrada entrar em um estado metaestável, mas a possibilidade não pode ser totalmente evitada. Pode-se ter uma saída de três estados com os estados "limpeza alta", "limpeza baixa" e "incerto" e garantir que, se a "limpeza alta" for declarada, a "limpeza baixa" não poderá ser afirmada, a menos que a entrada caia abaixo de 2,0 volts e da mesma forma, se "clean low" foi declarado, "clean high" não poderia ser afirmado até que a entrada subisse acima de 2,10 volts. Infelizmente, não haveria maneira de impedir a oscilação entre "alto limpo" e "incerto" ou entre "baixo limpo" e "incerto". Pode-se tentar travar os sinais de "limpeza alta" e "limpeza baixa", mas há