滯回比較器的四種應(yīng)用分析

比較器是一種常用的集成電路，在各種電路中都可以廣泛應(yīng)用，比較器主要是由運放搭建而成，是運放在非線性狀態(tài)的典型應(yīng)用。比較器就是當(dāng)輸入電壓到達設(shè)定的閾值電壓時，輸出信號就會發(fā)生翻轉(zhuǎn)，但是在閾值電壓附近的任何微小變化，都會引起輸出電壓的躍變，所以比較器雖然比較靈敏，但是抗干擾能力差，而滯回比較器具有滯回特性，即具有一定的慣性，因而也就具有一定的抗干擾能力。滯回比較器通?？梢苑譃樯闲袦睾拖滦袦兀址謩e為有參考電壓的和無參考電壓的，這期主要圍繞滯回比較器的四種應(yīng)用進行分析!

關(guān)鍵詞：滯回比較器;

01上行滯回比較器——不帶參考電壓

1.1、電路結(jié)構(gòu)圖

如圖1-1所示，“上行滯回比較器——不帶參考電壓”的電路圖：

圖1-1 滯回比較器——不帶參考電壓電路圖

圖1-1電路中比較器采用LM339，以5V作為U3A的輸入電源，那么輸出電壓高電平Voh=5V，輸出電壓低電平為Vol=0V，由于339內(nèi)部結(jié)構(gòu)，需要使用電阻R2進行上拉處理。

1.2、電路分析

根據(jù)運放的“虛短”可以知道：

根據(jù)運放的“虛斷”可以知道，沒有電流流過運放，所以得：

其中已知閾值電壓為：

所以輸入電壓Vin可以根據(jù)式(1.2)和式(1.3)為：

當(dāng)輸入電壓Vin開始高于閾值電壓(但是還沒有完全高于)，輸出電壓為低電平VoL=0V;同理，當(dāng)輸入電壓Vin開始低于閾值電壓(但是還沒有完全低于)，輸出電壓為高電平VoH=5V，即：

其電壓回差(遲滯寬度)為：

代入值，求得電壓回差：

1.3、電路仿真分析

將圖1-1電路在仿真軟件中進行直流分析，仿真設(shè)置為圖1-2所示：

圖 1-2 直流分析

圖1-2仿真結(jié)果表示，輸出電壓在輸入電壓為-0.1V時開始跳變，與分析的電壓回差還是有一定的誤差程度，還有待繼續(xù)分析原因!

02下行滯回比較器——不帶參考電壓

2.1、電路結(jié)構(gòu)圖

如圖2-1所示，“下行滯回比較器——不帶參考電壓”的電路圖：

圖2-1 滯回比較器——不帶參考電壓電路圖

圖2-1電路中比較器采用LM339，以5V作為U3A的輸入電源，那么輸出電壓高電平Voh=5V，輸出電壓低電平為Vol=0V，由于339內(nèi)部結(jié)構(gòu)，需要使用電阻R2進行上拉處理。

2.2、電路分析

根據(jù)運放的“虛短”可以知道：

根據(jù)運放的“虛斷”可以知道，沒有電流流過運放，所以得：

其中已知閾值電壓為：

所以輸入電壓Vin可以根據(jù)式(1.9)和式(1.11)為：

當(dāng)輸入電壓Vin開始高于閾值電壓(但是還沒有完全高于)，輸出電壓為高電平VoH=5V;同理，當(dāng)輸入電壓Vin開始低于閾值電壓(但是還沒有完全低于)，輸出電壓為低電平VoL=0V，

其電壓回差(遲滯寬度)為：

代入值，求得電壓回差：

2.3、電路仿真分析

將圖2-1電路在仿真軟件中進行直流分析，仿真設(shè)置為圖2-2所示：

圖 2-2 直流分析

圖2-2仿真結(jié)果表示，輸出電壓在輸入電壓為0.4V時開始跳變，與分析的電壓回差誤差程度較低，仿真結(jié)果比較正確!

03上行滯回比較器——帶參考電壓

3.1、電路結(jié)構(gòu)圖

如圖3-1所示，“上行滯回比較器——帶參考電壓”的電路圖：

圖3-1 滯回比較器——帶參考電壓電路圖

圖3-1電路中比較器采用LM339，以5V作為U3A的輸入電源，那么輸出電壓高電平Voh=5V，輸出電壓低電平為Vol=0V，由于339內(nèi)部結(jié)構(gòu)，需要使用電阻R2進行上拉處理。

3.2、電路分析

根據(jù)運放的“虛短”可以知道：

根據(jù)運放的“虛斷”可以知道，沒有電流流過運放，所以得：

其中已知閾值電壓為：

所以輸入電壓Vin可以根據(jù)式(1.17)和式(1.19)為：

當(dāng)輸入電壓Vin開始高于閾值電壓(但是還沒有完全高于)，輸出電壓為低電平VoL=0V;同理，當(dāng)輸入電壓Vin開始低于閾值電壓(但是還沒有完全低于)，輸出電壓為高電平VoH=5V，

其電壓回差(遲滯寬度)為：

代入值，求得電壓回差：

3.3、電路仿真分析

將圖2-1電路在仿真軟件中進行直流分析，仿真設(shè)置為圖3-2所示：

圖 3-2 直流分析

圖3-2仿真結(jié)果表示，輸出電壓在輸入電壓為3.2V時開始跳變，與分析的電壓回差誤差程度較高，仿真結(jié)果有待再分析!

04下行滯回比較器——帶參考電壓

4.1、電路結(jié)構(gòu)圖

如圖4-1所示，“下行滯回比較器——帶參考電壓”的電路圖：

圖4-1 滯回比較器——帶參考電壓電路圖

圖4-1電路中比較器采用LM339，以5V作為U3A的輸入電源，那么輸出電壓高電平Voh=5V，輸出電壓低電平為Vol=0V，由于339內(nèi)部結(jié)構(gòu)，需要使用電阻R2進行上拉處理。

4.2、電路分析

根據(jù)運放的“虛短”可以知道：

根據(jù)運放的“虛斷”可以知道，沒有電流流過運放，所以得：

其中已知閾值電壓為：

所以輸入電壓Vin可以根據(jù)式(1.25)和式(1.27)為：

當(dāng)輸入電壓Vin開始高于閾值電壓(但是還沒有完全高于)，輸出電壓為高電平VoH=5V;同理，當(dāng)輸入電壓Vin開始低于閾值電壓(但是還沒有完全低于)，輸出電壓為低電平VoL=0V，

其電壓回差(遲滯寬度)為：

代入值，求得電壓回差：

4.3、電路仿真分析

將圖4-1電路在仿真軟件中進行直流分析，仿真設(shè)置為圖4-2所示：

圖 4-2 直流分析

圖4-2仿真結(jié)果表示，輸出電壓在輸入電壓為0.1V時開始跳變，與分析的電壓回差誤差程度較高，仿真結(jié)果還有待分析!