Disparo Schmitt: diseño de comparadores robustos con histéresis

Fuentes: Schmitt Trigger: Robust Comparator Design with Hysteresis

El disparo Schmitt es un circuito comparador con histéresis incorporada que emplea dos umbrales de conmutación diferenciados para rechazar el ruido y garantizar transiciones de salida estables. Resulta clave en acondicionamiento de señal, conformación de ondas y diseño de circuitos digitales y analógicos robustos. Su origen se remonta a 1934, cuando Otto Schmitt, al medir señales neuronales, añadió realimentación positiva a un amplificador para que el circuito conmutara a niveles distintos según la señal subiera o bajara, generando una curva de transferencia biestable. En la configuración inversora con amplificador operacional, con resistencias R1 de entrada y R2 de realimentación y tensión de saturación V(sat), los umbrales son V(TH) = (R1/(R1+R2))·V(sat) y V(TL) = -(R1/(R1+R2))·V(sat), con una anchura de histéresis V(H) = (2·R1/(R1+R2))·|V(sat)|. Por ejemplo, con ±5 V, V(sat) ≈ 4,5 V, R1 = 10 kΩ y R2 = 30 kΩ se obtiene V(H) ≈ 2,25 V. La variante no inversora, adecuada para detectores de paso por cero, ofrece V(UT) = +(R1/R(f))·V(sat) y V(LT) = -(R1/R(f))·V(sat). En implementaciones discretas con dos BJT y resistencia de emisor común se consiguen unos 0,4 V de histéresis. Entre los integrados CMOS, el SN74HC14 presenta típicamente V(T+) ≈ 2,5 V y V(T-) ≈ 1,6 V con alimentación de 4,5 V, mientras que el SN74LVC1G14, que opera entre 1,65 y 5,5 V, ofrece entre 0,71 y 1,11 V de histéresis. En el ámbito de los comparadores, el LM393 cubre de 2 a 36 V con respuesta de unos 300 ns en gran señal, y el TLV3201 aporta 1,2 mV de histéresis interna y retardo de 40 ns. La histéresis es esencial para eliminar rebotes en interruptores mecánicos, conformar formas de onda y construir osciladores de relajación.