滯回比較器的工作原理

對兩個或多個數(shù)據(jù)項進行比較，以確定它們是否相等，或確定它們之間的大小關(guān)系及排列順序稱為比較。 能夠?qū)崿F(xiàn)這種比較功能的電路或裝置稱為比較器。 比較器是將一個模擬電壓信號與一個基準電壓相比較的電路。比較器的兩路輸入為模擬信號，輸出則為二進制信號0或1，當輸入電壓的差值增大或減小且正負符號不變時，其輸出保持恒定

可以將比較器當作一個1位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。運算放大器在不加負反饋時從原理上講可以用作比較器，但由于運算放大器的開環(huán)增益非常高，它只能處理輸入差分電壓非常小的信號。而且，一般情況下，運算放大器的延遲時間較長，無法滿足實際需求。比較器經(jīng)過調(diào)節(jié)可以提供極小的時間延遲，但其頻響特性會受到一定限制。為避免輸出振蕩，許多比較器還帶有內(nèi)部滯回電路。比較器的閾值是固定的，有的只有一個閾值，有的具有兩個閾值。

滯回電壓比較器

滯回比較器又稱施密特觸發(fā)器，遲滯比較器。這種比較器的特點是當輸入信號ui逐漸增大或逐漸減小時，它有兩個閾值，且不相等，其傳輸特性具有“滯回”曲線的形狀。

滯回比較器也有反相輸入和同相輸入兩種方式。

UR是某一固定電壓，改變UR值能改變閾值及回差大小。 以圖4（a）所示的反相滯回比較器為例，計算閾值并畫出傳輸特性

圖4 滯回比較器及其傳輸特性 （a）反相輸入；（b）同相輸入

1，正向過程

正向過程的閾值為

形成電壓傳輸特性的abcd段

2，負向過程

負向過程的閾值為

形成電壓傳輸特性上defa段。由于它與磁滯回線形狀相似，故稱之為滯回電壓比較器。 利用求閾值的臨界條件和疊加原理方法，不難計算出圖4（b）所示的同相滯回比較器的兩個閾值

兩個閾值的差值ΔUTH=UTH1–UTH2稱為回差。

由上分析可知，改變R2值可改變回差大小，調(diào)整UR可改變UTH1和UTH2，但不影響回差大小。即滯回比較器的傳輸特性將平行右移或左移，滯回曲線寬度不變。

圖5 比較器的波形變換 （a）輸入波形；（b）輸出波形

例如，滯回比較器的傳輸特性和輸入電壓的波形如圖6（a）、（b）所示。根據(jù)傳輸特性和兩個閾值（UTH1＝2V， UTH2=–2V），可畫出輸出電壓uo的波形，如圖6（c）所示。從圖（c）可見，ui在UTH1與UTH2之間變化，不會引起uo的跳變。但回差也導(dǎo)致了輸出電壓的滯后現(xiàn)象，使電平鑒別產(chǎn)生誤差。

圖6 說明滯回比較器抗干擾能力強的圖 （a）已知傳輸特性；（b）已知ui 波形； （c）根據(jù)傳輸特性和ui波形畫出的uo波形

滯回比較器的工作原理

滯回電路里面一般Vol和Voh相等（圖中運放工作原理就是兩端電壓比值大?。┊斴敵鯲o是高電平Voh時，V+端電壓等于（Voh-Vref）/（R1/（R1+R2），只要V-小于此時V+，則Voh保持不變，大于時刻發(fā)生突變 Vo變成低電平Vol，此時V-在繼續(xù)增大的話，Vo保持低電平不變化，同時V+處電壓變化（VoL-Vref）/（R1/（R1+R2）；

當V-輸入減小，必須減少到V+變化后的值才能發(fā)生電壓跳變，成為高電平Voh，這就形成了滯回電路的效果。