遲滯比較器電路結(jié)構(gòu)圖及電路分析

遲滯比較器對輸入電源紋波電壓具有一定的穩(wěn)定性，這期主要從仿真以及測試的來進(jìn)行驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：遲滯比較器;

01電路結(jié)構(gòu)圖

電路結(jié)構(gòu)圖如圖1-1所示：

圖1-1

圖1-1電路中比較器采用LM339，由于339內(nèi)部結(jié)構(gòu)，需要使用電阻R2進(jìn)行上拉處理，輸出高電平電壓為5V，輸出低電平電壓為0V。

02電路測試

圖1-2所示是測試上行滯回比較器，下面那個下行滯回比較器不做測試，其輸出不接電阻R19，以免造成影響：

圖1-2 測試上行滯回比較器電路圖

測試方法：通過修改電源V1電壓改變節(jié)點(diǎn)V1的電壓，測出回差電壓。

03電路分析

圖1-1節(jié)點(diǎn)一所在的是“上行滯回比較器——帶參考電源”，其中V4為參考電源Vref，V1為輸入電源Vin，得比較器U3A的電壓回差公式為：

代入數(shù)值計(jì)算可得：

當(dāng)電源V1為5V時，節(jié)點(diǎn)1處的電壓為：

V1所在支路的電阻之后為：

其中將電阻R2和電阻R3合并可得：

設(shè)置節(jié)點(diǎn)1為閾值電壓3.3V，電源V1電壓值為：

設(shè)置節(jié)點(diǎn)1處電壓每次遞減10mV，電源V1每次遞減/遞增電壓為：

由于式(1.2)求得回差電壓為50mV，回差電壓的中心電壓是以3.3V為中心的，所以理論上節(jié)點(diǎn)1的輸入電壓在(3.275V~3.325V)之間，電壓不會發(fā)生躍變。

04仿真測試

根據(jù)式(1.6)求得的電源V1增加或者減小的改變值，在初始電壓4.9368V上加上干擾電壓源V5(使用交流電源為干擾電源，設(shè)置頻率為20K，電壓賦值為0.015V)，仿真電路圖如圖1-3所示，交流電源V5設(shè)置參數(shù)如圖1-4所示：

圖1-4 測試仿真電流圖

圖1-5 交流電源參數(shù)圖

更改交流電源的值，從而增加電源V1的紋波電壓，測試數(shù)據(jù)如下所示：

(1)、交流電源V5幅值電壓0.015V 電源V1紋波電壓：30mV

(2)、交流電源V5幅值電壓0.030V 電源V1紋波電壓：60mV

(3)、交流電源V5幅值電壓0.045V 電源V1紋波電壓：90mV

(4)、交流電源V5幅值電壓0.060V 電源V1紋波電壓：120mV

(5)、交流電源V5幅值電壓0.075V 電源V1紋波電壓：150mV

測試(1)數(shù)據(jù)，示波器紅色信號為輸入電壓紋波，黃色信號為輸出信號，波形如圖1-6所示：

圖1-6 測試數(shù)據(jù)(1)

圖1-6表明輸入信號紋波電壓在30mV，輸出電壓為高電平。

測試(2)數(shù)據(jù)，示波器紅色信號為輸入電壓紋波，黃色信號為輸出信號，波形如圖1-7所示：

圖1-7 測試數(shù)據(jù)(2)

圖1-7表明輸入信號紋波電壓在60mV，輸出電壓為高電平。

測試(3)數(shù)據(jù)，示波器紅色信號為輸入電壓紋波，黃色信號為輸出信號，波形如圖1-8所示：

圖1-8 測試數(shù)據(jù)(3)

圖1-8表明輸入信號紋波電壓在90mV，輸出電壓為低電平，從這里輸出信號開始變化，但是不會躍變。

測試(4)數(shù)據(jù)，示波器紅色信號為輸入電壓紋波，黃色信號為輸出信號，波形如圖1-9所示：

圖1-9 測試數(shù)據(jù)(4)

圖1-9表明輸入信號紋波電壓在120mV，輸出電壓為低電平。

測試(5)數(shù)據(jù)，示波器紅色信號為輸入電壓紋波，黃色信號為輸出信號，波形如圖1-10所示：

圖1-10 測試數(shù)據(jù)(5)

圖1-10表明輸入信號紋波電壓在150mV，輸出電壓為方波信號，輸出電壓隨著輸入信號一起變化，說明紋波電壓過大，超過遲滯比較器設(shè)定的電壓回差。

實(shí)際測試表明輸入電壓紋波在120mV，輸出電壓發(fā)生躍變變化; 理論上節(jié)點(diǎn)1的輸入電壓紋波在50mV之間，電壓不會發(fā)生躍變，對應(yīng)的電源V1輸入電壓紋波在75mV; 與實(shí)際測得的120mV，其原因是比較器不是理想的，會存在一定的誤差。