Esercizio 9 – Trigger di Schmitt con OpAmp

Come funziona un comparatore con isteresi e doppia soglia

Trigger di Schmitt con OpAmp

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🔹 Obiettivo dell’esercizio

Calcolare le soglie di commutazione di un comparatore con feedback positivo, chiamato anche Trigger di Schmitt, e capirne il funzionamento.

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📐 Dati del problema

• La tensione di riferimento è fissata a 0 V (massa)

• L’OpAmp è alimentato con ±15 V

• Il resistore R1​ (tra uscita e ingresso non-invertente) è da 10 kΩ

• Il resistore R2​ (tra ingresso non-invertente e massa) è da 10 kΩ

• L’ingresso Vin​ viene applicato al terminale invertente V−

• L’ingresso V+ riceve una tensione variabile, che dipende dall’uscita tramite feedback positivo

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📘 Come funziona il Trigger di Schmitt?

Questo circuito è un comparatore con memoria, perché la soglia di commutazione dipende dallo stato precedente dell’uscita.

Il feedback positivo crea due soglie distinte:

• Una soglia alta (quando l’uscita è positiva)

• Una soglia bassa (quando l’uscita è negativa)

Questa differenza tra le soglie si chiama isteresi.

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🧮 Calcolo delle soglie

Poiché R1​=R2​, il partitore crea soglie simmetriche rispetto allo zero.

• Quando l’uscita è a +15 V, il partitore crea una soglia di +7.5 V

• Quando l’uscita è a -15 V, la soglia scende a -7.5 V

Quindi:

• Se Vin​ supera +7.5 V → l’uscita commuta a -15 V

• Se Vin​ scende sotto -7.5 V → l’uscita commuta a +15 V

• Se Vin​ resta tra -7.5 V e +7.5 V → l’uscita mantiene il valore precedente

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✅ Risultato finale

Il circuito ha:

• una soglia alta di +7.5 V, da superare per cambiare l’uscita da negativa a positiva

• una soglia bassa di -7.5 V, da superare per tornare da positiva a negativa

Tra le due soglie, il circuito resta stabile e non commuta, anche se il segnale è disturbato.

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🧾 Spiegazione semplice

Questo tipo di comparatore è molto utile quando vuoi evitare continui cambi di stato dovuti a rumori o piccole oscillazioni vicino a una soglia.
L’isteresi assicura una zona di stabilità che rende il sistema più affidabile.

È perfetto per:

• Pulsanti meccanici (anti-rimbalzo)

• Rilevamento soglie in sensori

• Generazione di onde quadre

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🎓 Da ricordare

• Il Trigger di Schmitt ha doppia soglia: una per salire, una per scendere

• Il feedback positivo è ciò che genera l’isteresi

• Più è grande il rapporto R2​R1​​, maggiore è la distanza tra le soglie