Was ist „Eingabe-Hysterese“?

Ich schaue auf ein Datenblatt für eine digitale Schaltung und es gibt an, dass die typische Eingangshysterese 100 mV beträgt. Was bedeutet das genau?

Angenommen, Sie erfassen einen Übergang von niedrig zu hoch bei 2,5 V. Eine 100-mV-Hysterese würde bedeuten, dass der Übergang von niedrig zu hoch bei 2,55 V erfasst wird und der Übergang von hoch zu niedrig bei 2,45 V, a 100, erfasst wird mV Unterschied.
Mit der Hysterese werden mehrere schnell aufeinanderfolgende Änderungen verhindert, wenn das Eingangssignal beispielsweise Rauschen enthalten würde. Das Rauschen kann bedeuten, dass Sie die Schwelle von 2,5 V mehr als einmal überschreiten, was Sie nicht möchten.

Eine 100-mV-Hysterese bedeutet, dass Rauschpegel unter 100 mV keinen Einfluss auf das Überschreiten der Schwelle haben. Welche Schwelle gilt, hängt davon ab, ob Sie von niedrig nach hoch (dann ist es die höhere Schwelle) oder von hoch nach niedrig (dann ist es die niedrigere) wechseln:

edit
Eine andere Möglichkeit, die Hysterese zu veranschaulichen, ist die Übertragungsfunktion mit der typischen Schleife:

$V_{T+}$$V_{T-}$

Hinweis: Die Hysterese kann auch für andere Zwecke als zur Erhöhung der Störfestigkeit verwendet werden. Der unten abgebildete Wechselrichter verfügt über einen Hystereseeingang (was ihn zu einem Schmitt-Trigger macht , der durch das Symbol im Wechselrichter angezeigt wird). Diese einfache Schaltung ist alles, was Sie brauchen, um einen Oszillator zu machen .

So funktioniert das. Wenn es eingeschaltet ist, ist die Spannung des Kondensators Null, so dass der Ausgang hoch ist (es ist ein Wechselrichter!). Die hohe Ausgangsspannung beginnt , den Kondensator durch R. Ladung , wenn die Spannung über den Kondensator den höheren Schwellenwert erreicht der Inverter dies als hohe Spannung sieht, und der Ausgang niedrig gehen. Der Kondensator entlädt sich nun über R auf den niedrigen Ausgang, bis die untere Schwelle erreicht ist. Der Wechselrichter sieht dies dann wieder als niedrige Spannung und schaltet den Ausgang auf Hoch, sodass der Kondensator wieder aufgeladen wird und sich das Ganze wiederholt.
Die Frequenz wird durch den in den Gleichungen angegebenen Kondensator- und Widerstandswert bestimmt. Der Unterschied zwischen der Frequenz für das normale HCMOS ( HC) und das TTL-kompatible (HCT) liegt daran, dass die Schwellenwerte für beide Teile unterschiedlich sind.

Die beiden anderen Antworten geben ein Beispiel für die Bedeutung der Hysterese in einem bestimmten Fall, in dem ein diskreter Trigger vorliegt, während die Hysterese im kontinuierlichen Bereich eine allgemeinere Bedeutung hat.

Ein System soll eine Hysterese aufweisen, wenn Messungen in einer "Richtung" nicht unbedingt mit Messungen des "Gleichen" in der anderen "Richtung" übereinstimmen.

Zum Beispiel stellen Sie sich ein Potentiometer mit Markierungen von 0 bis 9. Das Potentiometer zu zeigen Hysterese werden könnte gesagt haben, wenn, wenn „5“ im Uhrzeigersinn gedreht wird, war der eigentliche Widerstand 5.1kΩ während bei „5“ in der gedreht Gegen den Uhrzeigersinn betrug der tatsächliche Widerstand 4,9 kΩ. Im Gegensatz zum diskreten Beispiel kann derselbe Effekt auftreten, wenn der Knopf auf "4" gedreht wird. Oder der Effekt könnte bei "4" das Gegenteil sein!

Das ist ein 1-dimensionaler Fall. Sie können sich eine zweidimensionale Hysterese vorstellen, beispielsweise bei einem Sensor, der aus einer Materialbahn besteht, die Dehnung oder Dehnung in zwei nahezu orthogonalen Richtungen erfassen kann.

Eine Hysterese in einem Schaltkreis entsteht, wenn ein Eingang über einem bestimmten Pegel einen Ausgang auslöst, der Ausgang jedoch erst zurückgesetzt wird, wenn der Eingang einen niedrigeren Pegel erreicht. Bei einer Eingabe zwischen diesen Werten bleibt der Ausgang derselbe (hoch oder niedrig). Die Differenz zwischen den beiden Eingangswerten ist die Hysterese. Es tritt in der Regel in Schaltungen mit positivem Feedback. Ein Beispiel für eine Schaltung mit Hysterese ist ein Schmitt-Trigger.

Dies hängt tangential zusammen, ist jedoch ein Mechanismus, mit dem ICs eine Eingabe-Hysterese bereitstellen können. Einige Chipeingänge haben „Stifthalter“ -Schaltungen. Sie erzeugen ein schwaches positives Feedback aus dem Stift, der in der Erhaltung Zustand hilft. Der Hysteresebereich variiert jedoch in Abhängigkeit von der Eingangsimpedanz. Wenn Sie dem Pin-Keeper ein Signal ohne Impedanz geben, hat dies keine Hysterese. Wenn Sie dem Pin-Keeper ein Signal mit einer Impedanz geben, die höher als der Rückkopplungswiderstand ist, kann sich der Zustand nicht ändern.

Angepasst von einer Atmel CPLD Datenblatt

Wenn Sie jemals ein Licht Dinge jener Nacht Halle gehabt haben Sie in eine Steckdose stecken, die einen Lichtsensor hat, wenn es dunkel wird schaltet er das Licht auf, aber sein eigenes Licht macht das Licht aus, dann ist es dunkel und es stellt sich das Licht an. Aber es ist so schnell, dass es gerade flackert, können Kopfschmerzen für einige Leute zu induzieren sein.

Denken Sie jetzt an einem digitalen Thermostat für Ihr Haus. Stellen Sie sich vor, wenn es schlecht direkt mit einer Klimaanlage Lüftungs in Linie gebracht wurde. Sie haben es für einige Temp wie 72 Grad eingestellt. Stellen Sie sich vor, dass, wenn es 73 liest er die A / C einschaltet, aber sobald die A / C schaltet sie es wieder nach unten in den 72 Bereich und Wendungen es kühlt sich ab. Nicht so schnell wie der Lichtsensor Nachtlicht, aber nicht ein tolles Design. Stattdessen, was Sie sehen, ist ein gut aufgestellt oder zumindest besser Thermostat angeordnet ist, dass, wenn es von 72 bis 73 schaltet sie die A / C tritt auf, jedoch wird es nicht ausschalten, bis sie nach unten in 72 sinken dann nach unten unter 72 in 71. und wobei die Masse von warmer Luft platziert durch das Haus schieben, bis die Masse der kühler Luft zu dem Punkt des Thermostats erreicht hat, dass sie die A / C ausgeschaltet wird. Statt einem schnellen Ein- und Ausschalten der an, aus, kann auf Zyklus eine halbe Stunde oder mehr. Viel effizienter. In diesem Fall beträgt die Hysterese ein ganzes Grad, die Einschalttemperatur liegt an der Grenze zwischen 72 und 73 Grad und die Ausschalttemperatur liegt an der Grenze zwischen 72 und 71 Grad.

Es gibt eine Reihe von Problemen, die entweder durch Design wollen Hysterese haben, auf dem Schalter ist auf einer Ebene und die Abschaltung auf einer anderen Ebene. Genauer gesagt, eine Art von Schwingung um einen einzigen Schaltpunkt zu vermeiden.

Manchmal muss man mit Hysterese am Ende, wenn Sie nicht unbedingt wollen, dass es, wie die Lenkung auf einem älteren Fahrzeug, von mechanischen Verschleiß Sie können das Rad ein oder zwei Zoll nach links von der Mitte drehen die Räder zu machen beginnen nach links abbiegen und dann Reise durch den toten Punkt eines oder zwei Zoll nach rechts von der Mitte der Räder nach rechts drehen zu bekommen. Sie können das Rad zwischen diesen zwei Punkten wackeln und haben nichts passieren.

Ein Punkt noch nicht über Hysterese genannt: jede Schaltung mit Hysterese gewisse Möglichkeit auf Metastabilität des Ausstellens entweder der ansteigenden oder abfallenden Flanke (Schaltungen können entworfen werden, um die Wahrscheinlichkeit einer Metastabilität in einer Richtung zu beseitigen, auf Kosten der in der anderen erhöht wird) . Zum Beispiel, wenn ein Eingang an, um Schalter hoch genau 2,10 Volt und niedriger genau 2,00 Volt ausgelegt ist, kann man ziemlich gut Figur, dass, wenn der Eingang auf 2,15 Volt geht, wird es als hoch angesehen werden, bis sie unter 2,00 Volt gehen. Wenn jedoch geht der Eingang auf genau 2,10 Volt und dann bis auf 2,05, dann ist es möglich, dass der registrierte Wert nie hoch gehen könnte, gehen hoch und Aufenthalt hoch, geht hoch und dann niedrig, oder sogar beginnt zufällig hoch und niedrig, bis gehen Zeit wie der Eingang geht über 2.10 oder unter 2,00 Volt.

Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten, um das Risiko eines Eingangs-Gate gehen in einen metastabilen Zustand zu minimieren, aber die Möglichkeit nicht vollständig vermieden werden kann. Man könnte einen Drei-Zustands-Ausgang mit „sauberen hoch“, „sauber niedrig“ und „unsicher“ Staaten und garantiert, dass, wenn „sauber hoch“ behauptet wurde, „sauber niedrig“ nicht geltend gemacht werden könnte, wenn der Eingang unter 2,0 fiel Volt und ebenfalls, wenn „sauber niedrig“ wurde behauptet, „sauber hoch“ konnte nicht geltend gemacht werden, bis der Eingang über 2,10 Volt stieg. Leider würde es keine Möglichkeit, zu verhindern, dass Pendel zwischen „sauber hoch“ und „unsicher“ oder zwischen „clean low“ und „unsicher“. Man könnte versuchen, die „sauber hoch“ und „sauber niedrig“ Signale zu verriegeln, aber es‘