遲滯比較器電路分析

基于運(yùn)放搭建的正、反向比較器電路，只有一個(gè)門限電壓，其電路穩(wěn)定性差，特別是在門限電壓附近，若是遇到一定的噪音干擾，則比較器的輸出，時(shí)而最大，時(shí)而最小，穩(wěn)定性差;

為了提高穩(wěn)定性，我們可以采用正反饋的比較器電路，即遲滯比較器電路。其電路有兩個(gè)門限電壓，具有一定的延遲特性，穩(wěn)定性良好。

?

?

?

?

需求一： 如果我們需要設(shè)計(jì)一個(gè)比較系統(tǒng)，在2.5v以上輸出高信號(hào)，2.5v以下輸出低信號(hào)，默認(rèn)0.1v左右的抗干擾性能。那么針對(duì)這個(gè)系統(tǒng)，其上限門電壓為2.5+0.1/2=2.55v;其下門限電壓為2.5-0.1/2=2.45v;0.1v=Vph-Vpl求出R1/R2=49.

下面我們?cè)賮?lái)計(jì)算系統(tǒng)需要施加的參考電壓Vref為多少?通過(guò)上下限電壓的任意一個(gè)即可計(jì)算出Vref=2.5V即可。

?

?

?

?

下面我們來(lái)看一下，這個(gè)電路，這個(gè)遲滯比較器其實(shí)就是施密特觸發(fā)器電路的原型。其輸出為Vin>2.55v,輸出為o，vin<2.45v時(shí)，輸出為正;當(dāng)電壓介于兩者之間時(shí)，輸出狀態(tài)不確定，跟VOUT的上一狀態(tài)有關(guān)。那么這個(gè)電路的穩(wěn)定性如何呢，假設(shè)輸出電壓為2.4v、2.48v、2.5v、2.53v、2.48v，2.52v。來(lái)來(lái)回回在2.5v附近跳動(dòng)，這個(gè)時(shí)候你就發(fā)現(xiàn)這個(gè)電路的好處了，穩(wěn)定性極好。根據(jù)其輸出曲線，可以看到其輸出結(jié)果為5v、5v、5v、5v、5v、5v。可以看到輸出很穩(wěn)定，一直沒(méi)發(fā)生改變，抗干擾性好。這個(gè)電路跟我們的需求是相反的，其在vin>2.5v時(shí)，輸出為0，而我們要求輸出為正最大值。因此還需要進(jìn)一步改進(jìn)，如下：

通過(guò)可調(diào)電阻vr1，提供需要的參考電壓，這里調(diào)節(jié)為2.5v。為什么要增加一級(jí)射極跟隨電路呢，簡(jiǎn)單的通過(guò)分壓可以獲得任意所需的參考電壓，但這種參考電壓的其輸出電阻較大(相當(dāng)于可調(diào)電阻VR1的兩個(gè)電阻的并聯(lián)值)，如果想讓它作為一個(gè)電壓源，則其內(nèi)阻應(yīng)該很小，這顯然不符合要求。如果直接為下一級(jí)電路工作，例如直接連接到R2，則VREF=2.5v的電壓必然發(fā)生改變;如果增加一個(gè)射極跟隨器電路，其優(yōu)點(diǎn)是輸入電阻高，輸出電阻小。其輸出電阻小，作為下一級(jí)的輸入，相當(dāng)于輸入電阻小，可以看做電壓源。