シュミットトリガ
このような動作を実現するモデルの一例としては、コンパレータの正帰還を利用したものがある。
コンパレータは非反転入力(+端子入力)と反転入力(-端子入力)の電位差を大きく増幅して飽和させたものを出力する。すなわち、非反転入力が反転入力よりも高い電位にあるとき高電位が出力され、非反転入力が反転入力以下の電位であるときには低電位が出力される。
この出力を抵抗R2で非反転入力に帰還する。出力が高電位(VS)のときには、非反転入力にはVSと入力電圧Vinの差をR2とR1で分圧した電圧が入力されることとなる。この電位が反転入力である接地電位(0V)を下回るまでの間は出力はVSのままであるが、この境界となる電圧は、
となる。Vinが一度この電圧を下回れば出力が低電位(-VS)になるため、今度は非反転入力には-VSと入力電圧Vinの差をR2とR1で分圧した電圧が入力されることとなる。
シュミットトリガは2個のバイポーラトランジスタと数個の抵抗だけでも作ることができる。
NPNトランジスタの基本的な動作として、ベース電圧がエミッタ電圧+0.6V(ベース-エミッタ間のスイッチに必要な電圧)よりも低い場合にはトランジスタはオフ状態となる。つまり、入力INがGNDに近い場合にはTr1がオフになり、Tr2のベース電圧がVccに近くなるためオンになる。この時、出力OUTの電位はVccをR2とREで分圧した値になるが、R2をREよりも十分大きいものにしておけばこの電圧はGNDに近い値になる。
Tr1は、ベース電圧(すなわちIN)が、REに流れる電流による電圧+0.6Vよりも高くなるとオンになる。Tr1がオンになるとTr2のベース電圧が下がるのでTr2はオフになって、OUTがほぼVccと同じ電位になる。この時、REにTr2から流れ込んでいた電流がなくなるため、Tr1のスイッチ電圧は0.6Vに下がる。
つまり、出力がLの時はINのしきい値が0.6V+VREで、出力がHの時はINのしきい値が0.6Vになっている。これでヒステリシス動作をすることになる。
なお、この回路では、論理Hの出力はほぼ電源電圧(Vcc)になるが、論理Lの出力は接地電圧(0V)にはならない。他の回路に接続するときにはその点に十分注意しなければいけない。実用的には、出力部にトランジスタをもう1つ付け、電源電圧と接地電圧を出力するようにした方がよい。