qu'est-ce que «l'hystérésis d'entrée»?
Réponses:
Supposons que vous détectiez une transition bas-haut à 2,5 V. Une hystérésis de 100 mV signifierait que la transition bas-haut est détectée à 2,55 V et la transition haut-bas est détectée à 2,45 V, un 100 différence mV.
L'hystérésis est utilisée pour empêcher plusieurs changements rapidement successifs si le signal d'entrée contient du bruit, par exemple. Le bruit pourrait signifier que vous franchissez le seuil de 2,5 V plus d'une fois, ce que vous ne voulez pas.
Une hystérésis de 100 mV signifie que des niveaux de bruit inférieurs à 100 mV n'influenceront pas le franchissement du seuil. Le seuil qui s'applique dépend de si vous passez de bas en haut (alors c'est le seuil le plus élevé) ou de haut en bas (alors c'est le plus bas):
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Une autre façon d'illustrer l'hystérésis est par sa fonction de transfert , avec la boucle typique:
Remarque: l'hystérésis peut également être utilisée à d'autres fins que l'augmentation de l'immunité au bruit. L'onduleur ci-dessous possède une entrée d'hystérésis (ce qui en fait un déclencheur Schmitt , indiqué par le symbole à l'intérieur de l'onduleur). Ce circuit simple est tout ce dont vous avez besoin pour fabriquer un oscillateur .
Voici comment ça fonctionne. Lorsqu'il est allumé, la tension du condensateur est nulle, donc la sortie est élevée (c'est un onduleur!). La tension de sortie élevée commence à charger le condensateur via R. Lorsque la tension au-dessus du condensateur atteint le seuil supérieur, l'onduleur considère cela comme une tension élevée et la sortie devient faible. Le condensateur se décharge maintenant vers la sortie basse via R jusqu'à ce que le seuil inférieur soit atteint. L'onduleur verra alors à nouveau cela comme une basse tension et rendra la sortie élevée, de sorte que le condensateur recommence à se charger et le tout se répète.
La fréquence est déterminée par la valeur du condensateur et de la résistance comme indiqué dans les équations. La différence entre la fréquence pour le HCMOS normal ( HC) et le compatible TTL (HCT) est dû au fait que les niveaux de seuil sont différents pour les deux parties.
Les deux autres réponses donnent un exemple de ce que signifie l'hystérésis dans un cas particulier où il y a un déclencheur discret, mais l'hystérésis a une signification plus générale dans le domaine continu, qui est la suivante:
On dit qu'un système présente une hystérésis lorsque les mesures prises dans une "direction" ne sont pas nécessairement égales aux mesures de la "même chose" prises dans l'autre "direction".
Par exemple, imaginez que vous avez un potentiomètre avec des marquages de 0 à 9. On pourrait dire que le potentiomètre présente une hystérésis si lorsqu'il est tourné à "5" dans le sens des aiguilles d'une montre, la résistance réelle était de 5,1 kΩ tandis que lorsqu'il était tourné à "5" dans le dans le sens antihoraire, la résistance réelle était de 4,9 kΩ. Contrairement à l'exemple discret, le même effet peut être présent lorsque le bouton est tourné sur "4". Ou l'effet pourrait être le contraire à "4"!
C'est un cas 1-dimensonal. Vous pouvez imaginer une hystérésis bidimensionnelle dans le cas, par exemple, d'un capteur composé d'une feuille de matériau qui peut détecter l'étirement ou la déformation dans deux directions presque orthogonales.
L'hystérésis dans un circuit survient lorsqu'une entrée au-dessus d'un certain niveau déclenche une sortie, mais la sortie n'est pas réinitialisée jusqu'à ce que l'entrée atteigne un niveau inférieur. Avec une entrée entre ces valeurs, la sortie reste la même (haute ou basse). La différence entre les deux valeurs d'entrée est l'hystérésis. Cela se produit généralement dans les circuits à rétroaction positive. Un exemple de circuit avec hystérésis est un déclencheur de Schmitt.
Ceci est tangentiellement lié, mais c'est un mécanisme par lequel les circuits intégrés peuvent fournir une hystérésis d'entrée; certaines entrées de puce ont des circuits de "maintien de broche". Ils génèrent une faible rétroaction positive sur la broche, ce qui aide à préserver l'état. Cependant, la plage d'hystérésis varie en fonction de l'impédance d'entrée. Fournir au garde-broches un signal sans impédance n'aurait pas d'hystérésis, tandis que lui donner un signal avec une impédance supérieure à la résistance de rétroaction signifierait qu'il est incapable de changer l'état du tout.
Adapté d'une fiche Atmel CPLD
Si vous avez déjà eu une de ces choses d'éclairage de la veilleuse que vous branchez dans une prise murale dotée d'un capteur de lumière, quand il fait noir, il allume la lumière, mais sa propre lumière éteint la lumière, alors il fait sombre et elle tourne la lumière allumée. Mais il est si rapide qu'il scintille, peut provoquer des maux de tête pour certaines personnes.
Pensez maintenant à un thermostat numérique pour votre maison. Imaginez s'il était mal placé juste en ligne avec un évent de climatiseur. Vous l'avez réglé pour une température comme 72 degrés. Imaginez que lorsqu'il lit 73, il allume l'A / C, mais dès que l'A / C s'allume, il le refroidit dans la plage 72 et l'éteint. Pas aussi rapide que la veilleuse à capteur de lumière mais pas un super design. Au lieu de cela, vous verrez un thermostat bien placé ou au moins mieux placé, que lorsqu'il passe de 72 à 73, il allume la climatisation, mais ne l'éteindra pas jusqu'à ce qu'il descende en 72 puis en dessous de 72 en 71. Bien placée, la masse d'air chaud doit traverser la maison jusqu'à ce que la masse d'air plus frais atteigne le thermostat au point d'éteindre la climatisation. Au lieu d'un rapide allumer et éteindre le cycle marche, arrêt, marche peut durer une demi-heure ou plus. Beaucoup plus efficace. Dans ce cas, l'hystérésis est un degré entier, la température de mise en marche se situe à la limite entre 72 et 73 degrés et la température de coupure se situe à la limite entre 72 et 71 degrés.
Il existe un certain nombre de problèmes qui, de par leur conception, veulent avoir une hystérésis, la mise sous tension est à un niveau et la mise hors tension à un autre niveau. Plus précisément pour éviter une sorte d'oscillation autour d'un seul point de commutation.
Parfois, vous vous retrouvez avec une hystérésis lorsque vous n'en avez pas nécessairement envie, comme la direction d'un véhicule plus ancien, à cause de l'usure mécanique, vous devrez peut-être tourner la roue d'un pouce ou deux à gauche du centre pour que les roues commencent à tourner à gauche, puis traversez le point mort un pouce ou deux à droite du centre pour faire tourner les roues vers la droite. vous pouvez bouger la roue entre ces deux points et rien ne se passe.
Un point non encore mentionné à propos de l'hystérésis: tout circuit avec hystérésis a une certaine possibilité de présenter une métastabilité sur le front montant ou descendant (les circuits peuvent être conçus pour éliminer la probabilité de métastabilité dans un sens, au détriment de l'augmentation dans l'autre). . Par exemple, si une entrée est conçue pour commuter haut à précisément 2,10 volts et basse à précisément 2,00 volts, on peut très bien comprendre que si l'entrée passe à 2,15 volts, elle sera considérée comme élevée jusqu'à ce qu'elle descende en dessous de 2,00 volts. Si, cependant, l'entrée passe précisément à 2,10 volts, puis à 2,05, il est possible que la valeur enregistrée ne soit jamais élevée, élevée et reste élevée, élevée puis faible, ou même commence à augmenter de façon aléatoire haute et basse jusqu'à ce que lorsque l'entrée passe au-dessus de 2,10 ou en dessous de 2,00 volts.
Il existe différentes manières de minimiser le risque qu'une porte d'entrée passe dans un état métastable, mais cette possibilité ne peut pas être totalement évitée. On pourrait avoir une sortie à trois états avec des états "clean high", "clean low" et "incertain", et garantir que si "clean high" était affirmé, "clean low" ne pourrait pas être affirmé à moins que l'entrée ne tombe en dessous de 2.0 volts, et de même si "clean low" était affirmé, "clean high" ne pouvait pas être affirmé tant que l'entrée n'était pas supérieure à 2,10 volts. Malheureusement, il n'y aurait aucun moyen d'empêcher l'oscillation entre "clean high" et "incertain", ou entre "clean low" et "incertain". On pourrait essayer de verrouiller les signaux "clean high" et "clean low", mais