Was ist ein Schmitt-Trigger ???

@ den Originalposter:
Du bist wohl einer etwas irreführenden Bezeichnung aufgesessen. Korrekt gesprochen handelt es sich bei dem 74HC132 um ein NAND Gatter mit Schmitt-Trigger Eingängen; denn darauf bezieht sich die Bezeichnung Schmitt-Trigger; Auf die Art und Weise, wie die Eingänge die anliegenden Spannungen deuten.

Um an das Posting meines Vorredners anzuknüpfen und die Sache mal vom Klärbecken auf die Elektronik zu übertragen, möchte ich mal auf den Unterschied zwischen einem 74HC00 und einem 74HC132 eingehen und warum ein Oszillator am Besten mit einem Schmitt-Trigger zu realisieren ist;

Beides, sowohl 74HC132 als auch 74HC00 sind NAND Gatter (sogar Pinkompatibel wenn ich das richtig im Kopf habe) aber der 132 hat Schmitt-Trigger Eingänge, der 00 nicht.
Gehen wir von 5V Betriebsspannung aus.- Dann erkennen 74HCxx Digitaleingänge Spannungen unter 1.1V sicher als LOW (bei 74xx ist dieser Wert 0.8V, 74LSxx 0.8V, CMOS 40xx an 5V Betriebsspannung 1.5V , 74HCTxx 0.8V). Spannungen über 3.15V werden von einem 74HCxx sicher als HIGH erkannt. (die entsprechenden Werte der anderen Familien sind: 74xx 2.0V, 74LSxx 2.0V, CMOS 40xx bei VCC=5V 3.5V, 74HCT 2.0V).

Jetzt kommt aber die Frage, was ist mit einer Spannung, die dazwischen liegt >1.1V und <3.15V, sozusagen im verboteten Gebiet?

Nehmen wir die einfachste Oszillatorschaltung mit einem NAND Gatter, einem Widerstand und einem Kondensator; Die Eingänge des NAND werden zusammengeschaltet (damit ist es im Prinzip nur noch ein Inverter), der Widerstand kommt vom Ausgang zum Eingang und der Kondensator vom Eingang gegen Masse.
Nehmen wir an, der Ausgang ist '1', dann lädt sich der Kondensator am Eingang über den Widerstand auf. Bis zur Schaltschwelle 1,1V ist ja alles okay,- das IC erkennt die Spannung an seinem Eingang auf jeden Fall als LOW, der Ausgang bleibt durch die NAND Funktion daher '1'. Jetzt überschreiten wir die Schaltschwelle und kommen in das verbotete Gebiet.- Ein NAND mit Schmitt-Trigger Eingang beharrt nun Stur auf der Erkennung von LOW am Eingang, so lange, bis der Wert, die obere Schwelle (3.15V) überschritten/erreicht hat. Dann erst erkennt er am Eingang auf '1', schaltet den Ausgang auf '0' und der Kondensator wird entladen.- Das geht dann so lange, bis er die untere Schwelle (1.1V) erreicht. Dann erkennt er wieder '0' am Eingang, der Ausgang geht auf '1' und das Spiel geht von Vorne los. Somit pendelt die Spannung am Kondensator zwischen 1.1V und 3.15V - das sind immerhin 2.05V Differenz (die s.g. Hysterese also Differnz zwischend en Schaltpunkten). Und da das RC Gleid aus Kondensator und Widerstand eine feste Zeit braucht um diese Spannungsdifferenz zu überwinden, bekommst du ein recht zeitkonstantes Hin und Her Pendeln der Schaltung.
Ein Nicht-Schmitt-Trigger dagegen schaltet eben NICHT bei diesen fixen Grenzen, sondern an irgendeinem Punkt in der verboteten Zone dazwischen. Die Hysterese beträgt nicht 2.05V sondern ist relativ willkürlich. Im Extremfall ist die Hysterese Null, also die beiden Schaltgrenzen für LO->HI HI->LO sind praktisch identisch und sie liegen auf halber Betriebsspannung,- als Folge davon würde dieser Oszillator unendlich schnell pendeln, da kleinste Ladungsänderungen am Kondensator schon zum Umschalten führen würden,- in der Praxis klebt der Ausgang des Gatters dann auf halber Betriebsspannung fest und nix schwingt.- Dass aber auch dieser Zustand seinen Reiz hat, wurde mal in einem Artikel der Zeitschrift ELEX ausgeführt,- wo man einen 4049 (Inverster mit Nicht Schmitt-Trigger Eingängen) auf diese Weise in einen Analogsignalverstärker umfunktionierte,- Ein Verhalten, dass man ja von einer Digitalschaltung nicht unbedingt erwarten sollte..
Ein anderes Feld für Schmitt-Trigger Eingänge (und dafür wurden sie auch entwickelt) ist die Regeneration von Signalflanken,- d.h. man macht damit die Kanten von Rechtecksignalen wieder schön. Wenn du schnelle Rechtecksignale über lange Kabelwege schickst wird aus einem scharfen 0-1 bzw 1-0 Übergang eine mehr oder minder stark ausgeprägte Rampe,- das hat mit der nicht unendlich kleinen Ausgangsimpedanz der Gatter und der Kapazität des Kabels zu tun. Würdest du so ein 'verschliffenes' Signal an einen Nicht-Schmitt-Trigger verfüttern, kann es im Extremfall bei langgezogenen Rampen und schnellen Bausteinen zu extra-Signalen kommen. Das rührt daher, dass der Eingang nämlich im laufe der ansteigenden oder abfallenden Flanke auf seinen Schaltpunkt trifft, und an dieser Stelle dann wild herum pendelt.
Um das zu vermeiden setzt man hier wieder Schmitt-Trigger Eingänge ein, um diese Rampe praktisch wieder in ein sauberes Rechteck zu verwandeln.

Ich hoffe das war jetzt halbwegs verständlich und in den Augen der Gelehrten auch nicht allzusehr vereinfacht erklärt...

Frohes Fest

- MS