¿Qué es la "histéresis de entrada"?

Supongamos que detecta una transición de bajo a alto a 2,5 V. Una histéresis de 100 mV significaría que la transición de bajo a alto se detecta a 2,55 V y la transición de alto a bajo a 2,45 V , una diferencia de 100 mV.
La histéresis se usa para evitar varios cambios sucesivos rápidamente si la señal de entrada contuviera algo de ruido, por ejemplo. El ruido podría significar que cruza el umbral de 2.5 V más de una vez, lo que no quiere.

Unahistéresisde100mVsignificaquelosnivelesderuidoinferioresa100mVnoinfluiránenelpasodelumbral.Elumbralqueseaplicadependedesivadebajoaalto(entonceseselumbralmásalto)odealtoabajo(entonceseselmásbajo):

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Otra forma de ilustrar la histéresis es a través de su función de transferencia , con el bucle típico:

Mientraselvoltajedeentradapermanezcapordebajode\$V_{T+}\$,lasalidaesbaja,perosiexcedeestevalor,lasalidacambiaaalta(laflechaascendente).Luego,lasalidapermanecealtasiemprequeelvoltajedeentradasemantengaporencimade\$V_{T-}\$.Cuandolatensióndeentradacaepordebajodeesteumbral,lasalidacambiaaunnivelbajo(laflechadescendente).

Nota:lahistéresistambiénsepuedeutilizarparaotrosfinesquenoseanaumentarlainmunidadalruido.Elinversoracontinuacióntieneunaentradadehistéresis(loqueloconvierteenungatilloSchmitt,indicadoporelsímbolodentrodelinversor).Estesimplecircuitoestodoloquenecesitaparahacerunoscilador.

Así es como funciona. Cuando se conecta, el voltaje del capacitor es cero, por lo que la salida es alta (¡es un inversor!). El alto voltaje de salida comienza a cargar el capacitor a través de R. Cuando el voltaje sobre el capacitor alcanza el umbral más alto, el inversor lo ve como un alto voltaje y la salida bajará. El condensador ahora se descargará a la salida baja a través de R hasta que se alcance el umbral inferior. El inversor volverá a ver esto como un voltaje bajo y hará que la salida sea alta, por lo que el condensador comienza a cargarse nuevamente, y todo se repite. La frecuencia está determinada por el valor del condensador y la resistencia tal como se indica en las ecuaciones. La diferencia entre la frecuencia para el HCMOS normal ( HC ) y la compatible con TTL ( HCT ) se debe a que los niveles de umbral son diferentes para ambas partes.

Las otras dos respuestas dan un ejemplo de lo que significa histéresis en un caso particular donde hay un disparo discreto, pero la histéresis tiene un significado más general en el dominio continuo, que es el siguiente:

Se dice que un sistema muestra histéresis cuando las mediciones tomadas en una "dirección" no son necesariamente iguales a las mediciones de "lo mismo" tomadas en la otra "dirección".

Por ejemplo, imagine que tiene un potenciómetro con marcas de 0 a 9. Se podría decir que el potenciómetro muestra histéresis si se gira a "5" en el sentido de las agujas del reloj, la resistencia real fue de 5,1 kΩ mientras que cuando se gira a "5 "en el sentido contrario a las agujas del reloj, la resistencia real fue de 4.9kΩ. A diferencia del ejemplo discreto, el mismo efecto podría estar presente cuando la perilla se gira a "4". ¡O el efecto podría ser el contrario en "4"!

Es un caso 1-dimensional. Se puede imaginar una histéresis bidimensional en el caso de, por ejemplo, un sensor que consiste en una lámina de material que puede detectar estiramiento o tensión en dos direcciones casi ortogonales.

La histéresis en un circuito surge cuando una entrada por encima de cierto nivel activa una salida, pero la salida no se restablece hasta que la entrada alcanza un nivel inferior. Con una entrada entre esos valores, la salida permanece igual (alta o baja). La diferencia entre los dos valores de entrada es la histéresis. Típicamente ocurre en circuitos con retroalimentación positiva. Un ejemplo de un circuito con histéresis es un disparador Schmitt.

Esto está relacionado tangencialmente, pero es un mecanismo por el cual los IC pueden proporcionar histéresis de entrada; Algunas entradas de chip tienen circuitos de "pin pins". Generan una retroalimentación positiva débil del pin que ayuda a preservar el estado. Sin embargo, el rango de histéresis varía según la impedancia de entrada. Proporcionar una señal sin impedancia al retenedor de pin no tendría histéresis, mientras que una señal con una impedancia más alta que la resistencia de realimentación significaría que no puede cambiar el estado en absoluto.

  

    

Adaptadodeuna Hoja de datos de Atmel CPLD

Si alguna vez tuviste una de esas luces de luz nocturna que conectas en un enchufe de pared que tiene un sensor de luz, cuando oscurece, enciende la luz, pero su propia luz apaga la luz, entonces está oscura y enciende la luz. Pero es tan rápido que simplemente parpadea, puede ser dolor de cabeza para algunas personas.

Ahora piense en un termostato digital para su casa. Imagínese si estuviera mal colocado en línea con una ventilación de aire acondicionado. Lo tienes configurado para algunos temp. Como 72 grados. Imagine que cuando lee el 73 enciende el A / C, pero tan pronto como el A / C se enciende, lo enfría nuevamente dentro del rango de 72 y lo apaga. No es tan rápido como la luz nocturna del sensor de luz, pero no es un gran diseño. En cambio, lo que verá es un termostato bien colocado o, al menos, mejor colocado, que cuando cambia de 72 a 73 activa el A / C, pero no lo apaga hasta que cae a 72 y luego baja por debajo de 72 a 71. Al estar bien colocado, la masa de aire caliente debe empujar a través de la casa hasta que la masa de aire más frío alcance el termostato hasta el punto en que apague el A / C. En lugar de un encendido y apagado rápido, el ciclo de encendido, apagado o encendido puede ser de media hora o más. Mucho más eficiente. En este caso, la histéresis es un grado completo, la temperatura de activación está en el límite entre 72 y 73 grados y la temperatura de desactivación está en el límite entre 72 y 71 grados.

Hay una serie de problemas que, por diseño, quieren tener histéresis, el encendido está en un nivel y el apagado en otro nivel. Específicamente para evitar algún tipo de oscilación sobre un solo punto de conmutación.

A veces terminas con histéresis cuando no necesariamente la quieres, como la dirección en un vehículo más viejo, debido al desgaste mecánico, es posible que tengas que girar la rueda una o dos pulgadas a la izquierda del centro para que las ruedas empiecen a girar. a la izquierda y luego recorra el punto muerto una o dos pulgadas a la derecha del centro para que las ruedas giren a la derecha. puedes mover la rueda entre estos dos puntos y que no pase nada.

Un punto aún no mencionado sobre la histéresis: cualquier circuito con histéresis tiene alguna posibilidad de mostrar metástasis en el borde ascendente o descendente (los circuitos pueden diseñarse para eliminar la probabilidad de metastabilidad en una dirección, a costa de aumentarla) el otro). Por ejemplo, si una entrada está diseñada para conmutar alto a exactamente 2,10 voltios y baja a precisamente 2,00 voltios, se puede suponer que si la entrada llega a 2,15 voltios, se considerará alta hasta que caiga por debajo de 2,00 voltios. Sin embargo, si la entrada va precisamente a 2,10 voltios y luego a 2,05, es posible que el valor registrado nunca suba, suba y se mantenga alto, suba y baje, o incluso comience a ser alto y bajo al azar hasta que el tiempo en que la entrada sube por encima de 2.10 o por debajo de 2.00 voltios.

Hay varias formas de minimizar el riesgo de que una puerta de entrada entre en un estado metaestable, pero la posibilidad no se puede evitar por completo. Uno podría tener una salida de tres estados con estados "limpio alto", "limpio bajo" e "incierto", y garantizar que si se afirmaba "limpio alto", no se podría afirmar "limpio bajo" a menos que la entrada cayera por debajo de 2.0 voltios, y de la misma manera, si se afirma "limpiar bajo", no se puede afirmar "limpiar alto" hasta que la entrada se elevó por encima de 2,10 voltios. Desafortunadamente, no habría manera de evitar la oscilación entre "alto limpio" e "incierto", o entre "limpio bajo" e "incierto". Uno podría intentar bloquear las señales de "limpieza alta" y "baja limpia", pero no habría manera de garantizar que no violarían los tiempos de configuración / retención de cualquier circuito de retención que haya intentado usar.