遲滯比較器又可理解為加正反饋的單限比較器。單限比較器,如果輸入信號Uin在門限值附近有微小的干擾,則輸出電壓就會產生相應的抖動(起伏)。在電路中引入正反饋可以克服這一缺點。
遲滯比較器電路組成
遲滯比較器是一個具有遲滯回環特性的比較器。圖XX_02a所示為反相輸入遲滯比較器原理電路,它是在反相輸入單門限電壓比較器的基礎上引入了正反饋網絡,其傳輸特性如圖XX_02b所示。如將vI與VREF位置互換,就可組成同相輸入遲滯比較器。
遲滯比較器電路
圖1a給出了一個遲滯比較器,人們所熟悉的“史密特”電路即是有遲滯的比較器。圖1b為遲滯比較器的傳輸特性。
不難看出,當輸出狀態一旦轉換后,只要在跳變電壓值附近的干擾不超過ΔU之值,輸出電壓的值就將是穩定的。但隨之而來的是分辨率降低。因為對遲滯比較器來說,它不能分辨差別小于ΔU的兩個輸入電壓值。遲滯比較器加有正反饋可以加快比較器的響應速度,這是它的一個優點。除此之外,由于遲滯比較器加的正反饋很強,遠比電路中的寄生耦合強得多,故遲滯比較器還可免除由于電路寄生耦合而產生的自激振蕩。
遲滯比較器的計算公式
遲滯比較器的輸出VO與輸入VI不成線性關系,輸出電壓的轉換臨界條件是
門限電壓VP(同相輸入端的電壓)≈VN(反相輸入端的電壓)=VI(參考基準電壓)
VP=VN=[(R1×VREF)/(R1+R2)]+[(R2×VO)/(R1+R2)](公式-1)
根據輸出電壓VO的不同值(VOH或VOL)可以分別求出上門限電壓VT+和下門限電壓VT-分別為:
VT+={[1+(R1/R2)]×VREF}-[(R1/R2)×VOL](公式-2)
VT-={[1+(R1/R2)]×VREF}-[(R1/R2)×VOH](公式-3)
那么門限寬度為:
ΔVT=(R1/R2)×(VOH-VOL)(公式-4)
例如:
已知工作電壓=12V
基準電壓VREF=1V
輸入電壓VI=1~5V
R1=1000Ω=1KΩR2=1000000Ω=1MΩ
反饋系數=R1/(R1+R2)=0.000999
比較器輸出電壓VOH=12V,VOL=0V
而比較器的門限寬度/輸出電壓=反饋系數
即反饋系數×輸出電壓=門限寬度
0.000999×12=0.011988≈0.012V
根據(公式-2)VT+={[1+(R1/R2)]×VREF}-[(R1/R2)×VOL]
={[1+(1000/1000000)]×1}-[(1000/1000000)×0]
=1.001-0
=1.001(V)
根據(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)
根據(公式-4)ΔVT=(R1/R2)×(VOH-VOL)
=(1000/1000000)×12
=0.012(V)
驗證VT+-VT-=1.001-0.989=0.012(V)
可以通過改變R2達到改變反饋系數來調節ΔVT的范圍。
例如將R2改為10KΩ時,則
ΔVT=(R1/R2)×(VOH-VOL)
=(1000/10000)×12
=1.2(V)
例如將R2改為100KΩ時,則
ΔVT=(R1/R2)×(VOH-VOL)
=(1000/100000)×12
=0.12(V)
遲滯比較器計算
遲滯比較器的電路圖如圖6.3所示。該比較器是一個具有遲滯回環傳輸特性的比較器。由于正反饋作用,這種比較器的門限電壓是隨輸出電壓V0的變化而變化。在實際電路中為了滿足負載的需要,通常在集成運放的輸出端加穩壓管限幅電路,從而獲得合適的Voh和Vol。
圖6.3遲滯比較器圖 ? ?6.4遲滯比較器電壓傳輸特性
由圖6.3可知:
電路翻轉時:
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