슈미트 트리거 (Schmitt Trigger)
쉽게 풀면
보통 비교기는 입력이 기준값을 넘으면 출력이 바뀌는데, 입력에 잡음이 섞여 기준값 근처에서 흔들리면 출력이 여러 번 깜빡이게 됩니다. 슈미트 트리거는 출력의 일부를 입력으로 되먹여 문턱값을 두 개로 만들어, 올라갈 때는 높은 값을, 내려갈 때는 낮은 값을 기준으로 삼습니다. 이 두 값의 차이만큼 여유가 생겨 잡음이 있어도 출력이 한 번만 깔끔하게 전환됩니다.
왜 중요한가
센서 신호를 디지털 신호로 바꾸거나, 느리게 변하는 파형을 깨끗한 사각파로 정형할 때 거의 반드시 쓰이는 기본 블록입니다. 스위치의 채터링 제거, 파형 정형, 발진 회로 구성 등에 폭넓게 응용되며 대부분의 디지털 입력 핀에 내장되어 있습니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
두 문턱값의 간격을 잡음 크기보다 넉넉히 잡아 출력이 여러 번 튀는 것을 막았다는 회로 설계상의 조치입니다.
조금 더 깊게 보면
연산증폭기로 구성할 때는 출력을 비반전 입력으로 되먹이는 양의 피드백을 쓰며, 저항 분배비가 두 문턱값의 간격을 결정합니다. 되먹임 방향에 따라 반전형과 비반전형으로 나뉘고, 단일 전원 회로에서는 기준 전압을 따로 만들어 문턱값의 중심을 조정합니다. 히스테리시스 폭을 넓히면 잡음 내성은 좋아지지만 실제 신호 변화에 대한 민감도와 응답이 둔해지므로, 잡음 크기와 필요한 분해능 사이에서 절충합니다.
주의할 점
히스테리시스는 잡음을 없애는 것이 아니라 잡음보다 큰 여유를 두어 무시하게 만드는 것이므로, 잡음 진폭이 문턱값 간격을 넘으면 여전히 오동작합니다. 자기 이력이나 재료의 히스테리시스와 이름은 같지만, 여기서는 회로에 의도적으로 넣은 설계 요소라는 점이 다릅니다.