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一文读懂迟滞比较器?

来源:捷配电子网 发布时间:2018-11-28

摘要: 迟滞比较器又可理解为加正反馈的单限比较器。 单限比较器,如果输入信号Uin在门限值附近有微小的干扰,则输出电压就会产生相应的抖动(起伏)。在电路中引入正反馈可以克服这一缺点。

       迟滞比较器又可理解为加正反馈的单限比较器。 单限比较器,如果输入信号Uin在门限值附近有微小的干扰,则输出电压就会产生相应的抖动(起伏)。在电路中引入正反馈可以克服这一缺点。

  图1a给出了一个迟滞比较器,人们所熟悉的“史密特”电路即是有迟滞的比较器。图1b为迟滞比较器的传输特性。
 

迟滞比较器及其传输特性

  不难看出,当输出状态一旦转换后,只要在跳变电压值附近的干扰不超过ΔU之值,输出电压的值就将是稳定的。但随之而来的是分辨率降低。因为对迟滞比较器来说,它不能分辨差别小于ΔU的两个输入电压值。

        迟滞比较器加有正反馈可以加快比较器的响应速度,这是它的一个优点。除此之外,由于迟滞比较器加的正反馈很强,远比电路中的寄生耦合强得多,故迟滞比较器还可免除由于电路寄生耦合而产生的自激振荡。

  迟滞比较器

  迟滞比较器的输出VO与输入VI不成线性关系,输出电压的转换临界条件是

  门限电压VP(同相输入端的电压)≈VN(反相输入端的电压)=VI(参考基准电压)

  VP=VN=[(R1×VREF)/(R1+R2)]+[(R2×VO)/(R1+R2)] (公式-1)

  根据输出电压VO的不同值(VOH或VOL)可以分别求出上门限电压VT+和下门限电压VT-分别为:

  VT+={[1+(R1/R2)]×VREF}-[(R1/R2)×VOL] (公式-2)

  VT-={[1+(R1/R2)]×VREF}-[(R1/R2)×VOH] (公式-3)

  那么门限宽度为:

  ΔVT=(R1/R2)×(VOH-VOL) (公式-4)
 

迟滞比较器电路图

  已知

  工作电压=12V

  基准电压VREF=1V

  输入电压VI=1~5V

  R1=1000Ω=1KΩ

  R2=1000000Ω=1MΩ

  反馈系数=R1/(R1+R2)=0.000999

  比较器输出电压VOH=12V, VOL=0V

  而比较器的门限宽度/输出电压=反馈系数

  即反馈系数×输出电压=门限宽度

  0.000999×12=0.011988≈0.012V

  根据(公式-2)VT+={[1+(R1/R2)]×VREF}-[(R1/R2)×VOL]

  ={[1+(1000/1000000)]×1}-[(1000/1000000)×0]

  =1.001-0

  =1.001(V)

  根据(公式3)VT-={[1+(R1/R2)]×VREF}-[(R1/R2)×VOH]

  ={[1+(1000/1000000)]×1}-[(1000/1000000)×12]

  =1.001-0.012

  =0.989(V)

  根据(公式-4)ΔVT=(R1/R2)×(VOH-VOL)

  =(1000/1000000)×12
  =0.012(V)

  验证

  VT+-VT- =1.001-0.989=0.012(V)

  可以通过改变R2达到改变反馈系数来调节ΔVT的范围。

  例如将R2改为10KΩ时,则

  ΔVT=(R1/R2)×(VOH-VOL)

  =(1000/10000)×12

  =1.2(V)

  例如将R2改为100KΩ时,则 ΔVT=(R1/R2)×(VOH-VOL)

  =(1000/100000)×12

  =0.12(V)


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