滯回比較器


 

單限比較器:輸入電壓在閾值電壓附近的任何微小變化,都將引起輸出電壓的躍變,因此抗干擾能力差。

滯回比較器:有滯回特性,具有抗干擾能。從反相輸入端輸入的滯回比較器電路如圖(a)所示,電路中引入了正反饋。

 

 

★滯回比較器工作原理:

 

從集成運放輸出端的限幅電路可以看出,uo=±UZ。集成運放反相輸入端電位uN=uI,同相輸入端電位

 

根據“虛短”uN=uP,求出的uI就是閾值電壓,因此得出

 

當uI<-UT,uN<uP,因而uo=+UZ,所以uP=+UT。uI>+UT,uo=-UZ。

當uI>+UT,uN>uP,因而uo=-UZ,所以uP=-UT。uI<-UT,uo=+UZ。

可見,uo從+UZ躍變為-UZ和uo從-UZ躍變為+UZ的閾值電壓是不同的,電壓傳輸特性如圖(b)所示。

 

★加了參考電壓的滯回比較器:

如上圖(a)所示,則同相輸入端的電位

 

令uI=uN=uP,求出的uI就是閾值電壓,因此得出

 

當UREF>0V時,電路的傳輸特性如圖(b)所示。

遲滯比較器又可理解為加正反饋的單限比較器。前面介紹的單限比較器,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。

 

 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。

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滯回比較器又稱施密特觸發器,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,計算閾值並畫出傳輸特性


                        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。由於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。但回差也導致了輸出電壓的滯后現象,使電平鑒別產生誤差。


          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)根據傳輸特性和ui波形畫出的uo波形

 


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