滯回比較器的閾值電壓是什么

滯回比較器（Hysteresis Comparator）是一種具有特殊滯回特性的比較器，其輸出在輸入電壓變化時展現(xiàn)出一種滯后現(xiàn)象。這種特性使得滯回比較器在模擬電路、數(shù)字電路以及信號處理等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，如過零檢測、噪聲消除、抖動消除等。

一、滯回比較器的基本概念

1.1 定義與特性

滯回比較器是一種帶有正反饋的比較器，其輸出狀態(tài)只有兩個：高電平或低電平。與普通比較器不同，滯回比較器在輸入電壓逐漸增大或減小時，存在兩個不相等的閾值電壓，即上升閾值電壓（Uth）和下降閾值電壓（Utl）。這種特性使得滯回比較器的輸出在輸入電壓變化時具有滯后現(xiàn)象，從而提高了電路的抗干擾能力和穩(wěn)定性。

1.2 應(yīng)用領(lǐng)域

滯回比較器廣泛應(yīng)用于各種需要穩(wěn)定輸出狀態(tài)的電路中，如開關(guān)電源、電壓監(jiān)測、溫度控制、音頻信號處理等。其獨特的滯回特性使得電路能夠忽略一定范圍內(nèi)的噪聲和干擾，確保輸出的穩(wěn)定性和可靠性。

二、滯回比較器的閾值電壓

2.1 閾值電壓的定義

滯回比較器的閾值電壓是指輸入電壓Vi超過或低于該電壓值時，滯回比較器的輸出Vo發(fā)生跳變的電壓值。具體來說，當(dāng)輸入電壓從低到高變化時，需要達(dá)到一個較高的閾值電壓（Uth）才能使輸出從低電平跳變?yōu)楦唠娖剑欢?dāng)輸入電壓從高到低變化時，則需要達(dá)到一個較低的閾值電壓（Utl）才能使輸出從高電平跳變?yōu)榈碗娖健?/p>

2.2 閾值電壓的產(chǎn)生與計算

滯回比較器的閾值電壓是通過引入正反饋來產(chǎn)生的。在滯回比較器的電路中，通常會將輸出端通過一個反饋電阻接到正輸入端（或負(fù)輸入端，取決于電路設(shè)計），從而形成正反饋回路。這個正反饋回路會改變比較器的輸入電壓與輸出電壓之間的關(guān)系，使得在輸入電壓變化時產(chǎn)生滯回現(xiàn)象。

閾值電壓的具體計算方法取決于電路的具體設(shè)計。以下以同向滯回比較器為例進(jìn)行說明：

同向滯回比較器閾值電壓的計算 ：

同向滯回比較器的閾值電壓與參考電壓Vref、電源電壓Vcc以及電路中的電阻R1和R2有關(guān)。其上升閾值電壓Vth1和下降閾值電壓Vth2可以通過以下公式計算：

其中，Vth1表示輸入信號上升時的閾值電壓，Vth2表示輸入信號下降時的閾值電壓。這兩個閾值電壓之間的差值即為滯回寬度，它決定了滯回比較器對噪聲和干擾的抑制能力。

三、滯回比較器的工作原理

3.1 工作過程

滯回比較器的工作過程可以分為兩個階段：正反饋建立階段和滯回現(xiàn)象產(chǎn)生階段。

• 正反饋建立階段 ：當(dāng)輸入電壓Vi接近某個閾值電壓時（無論是上升還是下降），由于正反饋的存在，比較器的輸出會迅速發(fā)生變化（從低電平跳變?yōu)楦唠娖交驈母唠娖教優(yōu)榈碗娖剑?。這個變化會進(jìn)一步通過反饋電阻影響輸入電壓Vi，從而加速輸出狀態(tài)的穩(wěn)定。
• 滯回現(xiàn)象產(chǎn)生階段 ：在輸出狀態(tài)穩(wěn)定后，由于滯回特性的存在，即使輸入電壓Vi在閾值電壓附近波動（只要波動幅度不超過滯回寬度），輸出狀態(tài)也不會發(fā)生變化。這種滯后現(xiàn)象有助于抑制噪聲和干擾對電路的影響。

3.2 傳輸特性曲線

滯回比較器的傳輸特性曲線呈現(xiàn)出一種滯回曲線的形狀。在曲線上，可以清晰地看到兩個閾值電壓點（Uth和Utl）以及它們之間的滯回寬度。當(dāng)輸入電壓Vi從低到高變化時，曲線在Uth處發(fā)生跳變；而當(dāng)輸入電壓Vi從高到低變化時，曲線在Utl處發(fā)生跳變。這種傳輸特性使得滯回比較器具有獨特的抗干擾能力和穩(wěn)定性。