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(hào)Uin在門(mén)限值附近有微小的干擾,則輸出電壓就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的抖動(dòng)(起伏)。在電路中引入正反饋可以克服這一缺點(diǎn)。
圖1a給出了一個(gè)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(dāng)輸出狀態(tài)一旦轉(zhuǎn)換后,只要在跳變電壓值附近的干擾不超過(guò)ΔU之值,輸出電壓的值就將是穩(wěn)定的。但隨之而來(lái)的是分辨率降低。因?yàn)閷?duì)遲滯比較器來(lái)說(shuō),它不能分辨差別小于ΔU的兩個(gè)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(yīng)速度,這是它的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。除此之外,由于遲滯比較器加的正反饋很強(qiáng),遠(yuǎn)比電路中的寄生耦合強(qiáng)得多,故遲滯比較器還可免除由于電路寄生耦合而產(chǎn)生的自激振蕩。
遲滯比較器
遲滯比較器的輸出VO與輸入VI不成線性關(guān)系,輸出電壓的轉(zhuǎn)換臨界條件是
門(mén)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(zhǔn)電壓)
VP=VN=[(R1×VREF)/(R1+R2)]+[(R2×VO)/(R1+R2)] (公式-1)
根據(jù)輸出電壓VO的不同值(VOH或VOL)可以分別求出上門(mén)限電壓VT+和下門(mén)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)
那麼門(mén)限寬度為:
ΔVT=(R1/R2)×(VOH-VOL) (公式-4)
已知 工作電壓=12V
基準(zhǔn)電壓VREF=1V
輸入電壓VI=1~5V
R1=1000Ω=1KΩ R2=1000000Ω=1MΩ
反饋系數(shù)=R1/(R1+R2)=0.000999
比較器輸出電壓VOH=12V, VOL=0V
而比較器的門(mén)限寬度/輸出電壓=反饋系數(shù)
即反饋系數(shù)×輸出電壓=門(mén)限寬度
0.000999×12=0.011988≈0.012V
根據(jù)(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(jù)(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(jù)(公式-4)ΔVT=(R1/R2)×(VOH-VOL)
=(1000/1000000)×12
=0.012(V)
驗(yàn)證 VT+-VT- =1.001-0.989=0.012(V)
可以通過(guò)改變R2達(dá)到改變反饋系數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)ΔVT的范圍。
例如將R2改為10KΩ時(shí),則
ΔVT=(R1/R2)×(VOH-VOL)
=(1000/10000)×12
=1.2(V)
例如將R2改為100KΩ時(shí),則
ΔVT=(R1/R2)×(VOH-VOL)
=(1000/100000)×12
=0.12(V)
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