74HC14，奇怪的施密特触发器

sio2

74hc14触发范围是自身设计决定的，其施密特特性与前级阻抗无关，只和输入电压有关，不存在翻转窗口变化的说法，从74hc14手册上截了个图，可以看出，在4.5V供电、环境温度25度下，其典型输入转换电压分别是2.38V和1.4V，即输入在1.4V到2.38V时，输出将维持原来的状态，只有输入高于2.38V时输出才会翻转为低电平，输入低于1.4V时输出才会翻转为高电平。
楼主的理解其实是对的，应该着重检查有无干扰和电源杂波是否太大。或者将电源加一级RC滤波后再加到集成块上实验，并且集成块14和7脚间就近并一个0.1uF电容。排除电源不良及输入电压不良后就可以肯定集成块有问题了。

peiguoqing

sio2 发表于 2018-3-15 20:57
74hc14触发范围是自身设计决定的，其施密特特性与前级阻抗无关，只和输入电压有关，不存在翻转窗口变化的说 ...

我原来测量的转折电压是1.8V到3.0V差不多，与手册不符。

LZ也测量看看是否正确；

peiguoqing

无敌吴刚 发表于 2018-3-15 20:57
试验结果出来了，我先这次将电路焊在洞洞板上试验（之前是用线搭的）。
首先我按照sj055xy老师所指导的， ...

LZ的实验，我感觉还是有问题；

怎么会有中间过渡呢？

施密特是干什么的，里面有正反馈的，怎么放大倍数这么小呢？

我实验的时候，没有过渡啊，输出要么高，要么低

无敌吴刚

非常感谢楼上sio2与peiguoqing的指教。我这里确实是想不通。可以说有点颠覆我之前所学到的东西。会不会是我这个可调电源的问题，在调节电压的瞬间有不稳定的输出（数字可调电源的，不是那和扭可调电阻的），我决定今晚尝试一下，用锂电池加可调电阻做输入源，且芯片电压调为4.5V试试。

sio2

peiguoqing 发表于 2018-3-15 21:41
我原来测量的转折电压是1.8V到3.0V差不多，与手册不符。

LZ也测量看看是否正确；

和手册相符的，转折电压有个区间，手册上说得很清楚，典型值前面有个最小值，后面有个最大值，在这个区间就是正常的。

sio2

由于集成块生产中的某些扰动，即便在特定温度和特定电源电压下，其转折电压也不可能是一个定值，不同批次的尤其有差异，拿VT+来说，在25摄氏度、电源电压4.5V时，典型值是2.38V，但其实这个值在1.7Ｖ到3.15V都是正常的。VT-也同样有个区间，在这个区间就是对的。但一般来说VT+偏高的话VT-也会偏高，绝不会出现VT+和VT-有重叠区间的事情。否则就不是施密特特性了。
另外不用的输入端一定要接VCC或GND，否则干扰也重。
74hc14.pdf (167.16 KB, 下载次数: 126)

2018-3-15 22:42 上传

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无敌吴刚

sio2 发表于 2018-3-15 22:42
由于集成块生产中的某些扰动，即便在特定温度和特定电源电压下，其转折电压也不可能是一个定值，不同批次的 ...

研究出来了！！！首先是我怀疑一开始那个数控可调电源在切换电压（0.1v步进）的时候问题大大的。肯定在切换电压的时候有个小的扰动，巧合的配合导致之后出现的问题。
于是我用一个老式的可调电源（龙威ps-305dm）作为输入电压来尝试。
数控电源为ic供电电压调为4.5v
经尝试，
输入从0开始，输出4.5，稳定
慢慢调整至2.3，输出电压马上翻输为0
继续往上调2.6，输出此终稳定为0
往回慢慢调，此终稳定为0
慢慢调回1.6，输出马上翻转为4.5
可以见到翻转都是一瞬间完成的，没有中间区间，完全符合的表现。
但之前为什么会出现一个中间区间呢，我想可能这个转折点是一定存在的，（从输出0翻转到1），但这个转折点区间应该很窄很窄，我尝试在4.5v的供电下，超缓慢地调整输入电压，（2.2-2.3间，1.7-1.6间），都无法停留在转折点的中间。
于是我又将ic供电电压提升到5.2v，此时2.6-2.7间，2.0-1.9间，也是无法停留在转折点的中间。
我又将两个电源相互调换，情况一样，很正常。
最后我怀疑是我一开始为ic供电的电源有问题，那是一个输出5.2V的手机充电器。
于是我用这个手机充电器为ic供电，龙威电源作为可调电压输入。
先调整电压至2.9V，此时输出稳定在0
然后，调电压至2.0V，此时输出为0
马上就要进入翻转电压了，我开始用超级慢的动作调。当调整电源上显示数字为1.8v的时候（这里出现个奇怪的情况，本来我在2.0的位置，应该轻轻回调一点是1.9，但现在不是，无论我多轻微调，都会从2.0一下变为1.8，且此时电源的电流表显示13mA），此时输出并没有输出为高电平5.2v，也不是低电平0，而是2.8-3.1v间电压不停跳动。
我马上将输入电压调高（此时发现回调能调出1.9V），调至2.2V，发现此时就进入了所谓的区间状态。在2.0V至2.4V来回任意调整，输出电压都会在2点伏左右。


最后总结：这种情况出现很可能是因为我用这个手机充电器为ic供电有关（手机充电器估计电压波纹大），在进入转折点的附近，产生了自激。而自激产生后，在一段区间内，输出都为中电压。

vkjmmy

无敌吴刚 发表于 2018-3-16 03:45
研究出来了！！！首先是我怀疑一开始那个数控可调电源在切换电压（0.1v步进）的时候问题大大的。肯定在切 ...

说了半天是电源问题，操作问题，使用问题，不是器件问题。首先，不用的输入端不能悬空，第二，供电电源要稳定，第三，输入端电压更要稳定。依照上述原则，直接用电池供电，多圈电位器调输入端电位，你的烦恼会变成惊喜。

无敌吴刚

搭建的电路：


出现半电压（其实是已经自激了）时，输出口（IC的2脚）测得的电压值：


此时2脚的波形：


有58MHz哦：


输入端1脚也振了：


连电源电压也波动：

longshort

sio2 发表于 2018-3-15 20:57
74hc14触发范围是自身设计决定的，其施密特特性与前级阻抗无关，只和输入电压有关，不存在翻转窗口变化的说 ...

翻转窗口的变化，与输入端的偏置有关。前级输出是同性质的数字电路的话，那么本级的状态完全按您所说的“自身设计”所决定，如果前级输出是一个低阻抗的电源，那么输入端被箝位在一个特定的电压上。要是这个电压稳定，那么输出也是稳定的，非0即1或者非1即0。但是这个电压上叠加了噪声，且其幅度达到mV级的水平，一旦电压平均值进入高增益的过渡段，噪声即能够引起施密特触发器反复动作，这也不是什么秘密了，CMOS的高抗扰门限在这时候就变成了一个高增益的带输入放大的方波整形器，这个特性常被用来作为简化的频率计输入电路使用。

longshort

无敌吴刚 发表于 2018-3-16 04:55
搭建的电路：

这不是自激，电源本身的纹波和高次谐波都非常丰富，这对被充电的电池有好处，对您的测试理解也没坏处。

ygnlhxyzj

我觉得还是芯片电源退耦不好，当输入端由低缓慢升高时，输出端要从5v跳变到0v，输出是推挽形式，有一个很短的上管和下管同时导通时间，造成电源电流瞬间变大，通过电源耦合或者电磁感应到输入端，而输入端正在临界中点，叠加这个电压造成输入端电压降低，施密特触发器再次翻转，造成振荡。可以试试在芯片到供电电源串一个200欧姆电阻，电阻两端到地接电容退耦。输入端到可调电阻的引线使用屏蔽线。

无敌吴刚

vkjmmy 发表于 2018-3-16 04:51
说了半天是电源问题，操作问题，使用问题，不是器件问题。首先，不用的输入端不能悬空，第二，供电电源要 ...

谢谢，确实是，绕了半天，还是电源操作使用的问题，之前我觉得这样简单的一个电路，直接拿几条线连接一下即可试验。可我忘记了这是一个高速器件，也没想到对环境要求这么高的。经试验，事实上后面的ic供电环境改善（滤波加用可调维修电源代替原手机充电头的供电）之后，我已经不能再重现之前的现象了。另外我昨晚一开始也尝试了用锂电池加多圈电位器作为输入信号源，也是无法重现故障现象，都是很稳定的一下子翻转（小插曲：这过程中还操作失误烧了我一个多圈电位器，想不到这种电位器1,2脚是固定脚3脚是可调脚，我的5块5啊！惨！！）。最后我总结这个故障现象确实是由于供电电源及输入信号源的不稳定双重叠加才能生成的。以后在实际应用中，只需要对供电电源处理好即可（输入信号就不能强行作要求了）。

无敌吴刚

longshort 发表于 2018-3-16 06:51
翻转窗口的变化，与输入端的偏置有关。前级输出是同性质的数字电路的话，那么本级的状态完全按您所说的“ ...

谢谢老师，准确点来说应该是IC供电电源与输入信号源两个叠加起来造成的结果。按后面的试验，在IC供电质量好的情况下，我已经不能重现之前出现的问题了！
例如4.5V的供电（供电环境处理好）情况下，2脚输出低电平（0V）的转折信号电压为2.2至2.3V之间，我在2.2v开始就非常缓慢地调整输入信号电压，连续尝试很多次，都不能停留在之前出现的一半电压上（也就是出现的高速振荡状态），而是一下子翻转为低电平输出。而翻转输出为低电平之后，继续再调高输入信号电压都无济于事，要继续翻转，必须要降低输入信号电压，到1.7至1.6之间才行。之间有0.5v的电压差。在ic供电环境良好的情况下，这个转折都是一瞬间完成的，在万用表显示屏上可以看到出现了一下的中间电压然后马上就转高或低电平且稳定了。
5.2V供电也一样，转折点在2.6-2.7,2.0-1.9。

无敌吴刚

ygnlhxyzj 发表于 2018-3-16 08:25
我觉得还是芯片电源退耦不好，当输入端由低缓慢升高时，输出端要从5v跳变到0v，输出是推挽形式，有一个很短 ...

谢谢！我现在所理解的也是这么个情况！原先的供电环境使得芯片很容易就输出一个振荡的电压（上面有示波器的图），而这个振荡的输出用万用表测得就是一半的电压，而事实上ic处于
50Mhz的高速振荡之中，并不是真正的输出一半直流电压。这个我之前用万用表看不到（我之前也有所怀疑，但是我使用万用表按到频率键上又读不到频率值），上示波器才观察出来。