Memahami Schmitt Trigger dan Cara Kerjanya
Schmitt trigger adalah rangkaian komparator dengan histeresis (ketergantungan sebuah sistem) yang diimplementasikan dengan menerapkan umpan balik positif ke input non-inverting dari komparator atau penguat diferensial.
Schmitt trigger menggunakan dua input level tegangan ambang batas (threshold) yang berbeda, yaitu ambang batas atas dan bawah. Ini supaya dapat menghindari noise pada sinyal input, dan agar mendapatkan square wave (gelombang persegi) yang baik. Histeresis merupakan gambaran dari sistem dua ambang batas tersebut.
Komparator yang hanya memiliki satu ambang batas level tegangan memiliki kekurangan, yaitu ketika terdapat noise pada sinyal input maka akan memengaruhi sinyal outputnya.
Namun, apabila menggunakan Schmitt trigger yang memiliki dua ambang batas tegangan maka akan mendapatkan input yang baik (amati gambar di atas).
Jadi, untuk mendapatkan sinyal output komparator yang baik maka sinyal inputnya harus baik juga.
Fungsi dari Schmitt Trigger
- Schmitt Trigger dapat digunakan untuk menghilangkan noise di sirkuit digital.
- Untuk mengubah gelombang sinus dan gelombang segitiga menjadi gelombang persegi.
- Dapat digunakan sebagai saklar debouncing.
- Sebagai generator.
- Dapat juga digunakan untuk mengimplementasikan osilator.
Jenis-jenis Schmitt Trigger
Terdapat banyak IC yang memiliki Schmitt trigger di bawaan inputnya. Walau demikian, Schmitt trigger juga dapat dibuat secara konvensional menggunakan transistor.
Namun, apabila ingin yang lebih mudah daripada harus menggunakan transistor, Anda dapat langsung menggunakan Operational Amplifier atau comparator. Dengan begitu, Anda hanya perlu menambahkan umpan balik positif dan beberapa resistor.
Schmitt trigger menggunakan transistor
Amati pada gambar di atas. Anggap saja ketika memulai tegangan Vin pada T1 adalah 0V.
Dengan demikian, T1 dalam keadaan cut-off atau non-konduktif. Kemudian, pada Vref diberikan tegangan 5V sehingga titik tegangan referensi di Va dan Vb dapat dihitung.
Tegangan pada Vb adalah 1,98V. Artinya, T2 mendapat tegangan sehingga dalam keadaan konduktif. Dalam kondisi ini, output Schmitt trigger berada dalam kondisi ambang batas rendah.
Tegangan pada VBE (Basis-Emitor) mengalami penurunan 0,7V. Artinya, tegangan basis T2 1,28V.
Tegangan 1,28V juga terjadi di emitor T1, ini karena antara emitor T1 dan T2 saling terhubung. Artinya, transistor T1 akan beroperasi pada saat tegangan input 0.7V di atas 1.28V atau lebih dari 1.98V (1.28V + 0.7V).
Kemudian, basis T1 diberi tegangan lebih dari 1,98V yang akan membuat T1 menjadi konduktif. Dengan begitu, arus akan lebih mengalir ke T1 dan T2 akan tidak beroperasi. Dalam hal ini, Schmitt trigger dalam keadaan ambang batas tinggi.
Jadi, input pada Schmitt trigger akan berada di ambang batas rendah apabila tegangan basis T1 kurang dari 1,98V dan 1,28V.
Dalam keadaan ambang batas bawah, T1 akan non-konduktif dan arus cenderung lebih mengalir ke T2 karena mendapat tegangan yang cukup dari Vref.
Kesimpulannya adalah ambang batas atas (upper threshold) 1,98V dan ambang batas bawah (lower threshold) 1,28V.
Schmitt trigger menggunakan operational amplifier
Sebuah operational amplifier input pembaliknya terhubung ke ground (0V), sedangkan input non-pembaliknya terhubung ke input tegangan (Vin).
Dengan demikian, ketika tegangan Vin di bawah 0V maka output komparator akan menjadi VCC negatif, sedangkan jika di atas 0V maka output akan menjadi VCC positif.
Kemudian, ketika operational amplifier diberi umpan balik positif dengan menghubungkan tegangan output ke input non-pembalik dengan resistor di antara mereka dan resistor lain antara Vin dan input non-pembalik, maka akan terjadi Schmitt trigger.
Selanjutnya, output akan beralih dari VCC– menjadi VCC+ ketika tegangan pada titik A akan melewati 0V.
Maka dari itu, tegangan dari Vin dapat diatur caranya dengan menyesuaikan hambatan dari resistornya.
Non-Symmetrical Schmitt Trigger
Schmitt Trigger juga dapat dibuat menggunakan Non-Symmetrical. Caranya, yaitu dengan menggunakan inverting single. Dalam hal ini, tegangan pada Vref sama dengan VCC operational amplifier.
Jadi, karena input Vin terhubung ke input pembalik operational amplifier maka nilainya mencapai ambang batas atas, output akan mati menjadi 0V.
Selanjutnya, apabila nilainya turun ke ambang batas bawah, output akan beralih menjadi 5V.
