滞回比较器学习笔记

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为系统增加滞回控制,可以让系统对于微小变化不那么敏感,增强系统的抗干扰能力。本文讨论如何滞回比较器的原理。

单限比较器

  比较器一般来说只输出高低电平,如果运放用作比较器,则无需工作在线性区。由于运放自身放大倍数非常大,如果运放的同相输入端电压比反相输入端电压大,哪怕只大一点点,那么运放将输出最大电压值,对于“轨至轨”运放来说,这个最大电压值将接近电源电压Vcc;反之,如果运放的反相输入端比同相输入端大,那么运放将输出最小电压值,如果电源包含负电压,那么最小的电压值就是-Vcc,否则最小电压值就是0。有些电路会增加输出限压,限制最大值与最小值为某个特定数值。本节为了方便描述,将最大的输出电压写作Vcc,最小的输出电压写作-Vcc。   我们可以将某一个输入端连接参考电压U_REF,另一端连接待测电压u_I,即可比较参考电压与待测电压的大小。参考电压就是输出电压由高电平变为低电平,或者由低电平变为高电平跃变的阈值。此电路只存在一个阈值电压,被称为单限比较器。 在这里插入图片描述 图 两种单限比较器与电压传输特性

滞回比较器

  在单限比较器中,输入电压在阈值电压附近的任何微小变化,都会引起输出电压的跃变。不管这种微小变化是来源于输入电压还是来源于外部干扰。因此,虽然单限比较器很灵敏,但是抗干扰能力差。在单限比较器中加入正反馈,反相输入端接输入电压,可以做成滞回比较器。它具有惯性,看上去反应比较“慢”,对微小变化不敏感,有一定的抗干扰能力,因此称为滞回比较器。   将运放用作滞回比较器时,可以看出没有负反馈,运放并不工作在线性区。输出电压跃变时,会经过线性区,正反馈加快了经过线性区速度。包含正反馈的比较器电路,也叫做施密特触发器(Schmitt trigger)。 在这里插入图片描述 图 滞回比较器及其电压传输特性   在分析滞回比较器的工作原理时,可以根据输入电压的大小,分情况讨论: 1、当输入电压u_I很小的时候,输出电压u_O=Vcc,此时同相输入端的电压u_N可以用电阻分压公式求出: 在这里插入图片描述   为了方便描述,我们令vh等于这个公式, 2、输入电压u_I逐渐变大,但是还小于v_h的时候,由于运放的同相输入端始终大于反相输入端,所以输出电压u_O始终等于Vcc。 3、输入电压u_I继续变大,并且稍微大于v_h的瞬间,由于运放的同相输入端小于反相输入端,所以输出电压u_O变为最小值-Vcc。此后,就算u_I继续变大,输出电压也不变化。   此时可以求出同相输入端的电压: 在这里插入图片描述   为了方便描述,我们令vl等于这个公式, 4、输入电压u_I开始减小, v_l



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