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。長期以來, 模擬比較器的使用一直處在它的“同伴”――運算放大器的陰影之中。
關于于比較器滯回的討論需要從“滯回”的定義開始, 與許多其它技術術語一樣, “滯回”源于希臘語, 含義是“延遲”或“滯后”, 或阻礙前一狀態的變化。工程中, 常用滯回描述非對稱操作, 比如, 從A到B和從B到A是互不相同。在磁現象、非可塑性形變以及比較器電路中都存在滯回。 絕大多數比較器中都設計帶有滯回電路, 通常滯回電壓為5mV到10mV。內部滯回電路可以避免由于輸入端的寄生反饋所造成的比較器輸出振蕩。但是內部滯回電路雖然可以使比較器免于自激振蕩, 卻很容易被外部振幅較大的噪聲淹沒。用帶有內部滯回電路的比較器代替開環運算放大器能夠抑制輸出的頻繁跳變和振蕩。
或在比較器的正反饋電路中增加外部滯回電路, 正反饋的作用是確保輸出在一個狀態到另一個狀態之間快速變化, 使比較器的輸出的模糊狀態時間達到可以運算放大器在開環狀態下可以用作比較器, 但是一旦輸入信號中有少量的噪聲或干擾, 都將會在兩個不同的輸出狀態之間產生不期望的頻繁跳變。用帶有內部滯回電路的比較器代替開環運算放大器能夠抑制輸出的頻繁跳變和振蕩。
或在比較器的正反饋電路中增加外部滯回電路,正反饋的作用是確保輸出在一個狀態到另一個狀態之間快速變化,使比較器的輸出的模糊狀態時間達到可以忽略的水平, 如果在正反饋中加入滯回電路可減緩這種頻繁跳變。首先, 看一下比較器的傳輸特性。圖2-1所示是內部沒有滯回電路的理想比較器的傳輸特性, 圖2-2所示為實際比較器的傳輸特性。從圖2-1可以看出, 實際電壓比較器的輸出是在輸入電壓(VIN)增大到2mV時才開始改變。
滯回比較器部分如圖2.2
在任意電平比較器中,如果將集成運放的輸出電壓通過反饋支路加到同相輸入端,形成正反饋,就可以構成滯回比較器, 所示。它的門限電壓隨著輸出電壓的大小和極性而變。從圖2-2可知,它的門限電壓為:
而,根據上式可知,它有兩個門限電壓(比較電平),分別為上門限電壓UH和下門限電壓UL,兩者的差值稱為門限寬度或遲滯寬度。
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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