电压比较器滞回电路.pdf

建立比较器的外部滞回电压 期以来, 模拟比较器的使用一直处在它的 同伴”——运算放大器的阴影之中。运算放大器是广泛使用的电子器件, 设计人员 发表了大量针对运算放大器的应用笔记, 而关于比较器的应用笔记较少。正是由于缺少比较器的应用资料, 很多用户希望 Maxim 应用部能够在如何建立比较器滞回电压方面提供帮助。本文针对这一需求, 介绍在一些常用的比较器电路中建立滞回 电压的方法, 并且讨论了提高噪声抑 能力和系统稳定性有关措施。 电压比较器可以看作是放大倍数接近 无穷大”的运算放大器。 电压比较器的功能：比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系)： 当”＋”输入端电压高于”－”输入端时，电压比较器输出为高电平； 当”＋”输入端电压低于”－”输入端时，电压比较器输出为低电平； 电压比较器的作用：它可用作模拟电路和数字电路的接口，还可以用作波形产生和变换电路等。利用简单电压比较器可 将正弦波变为同频率的方波或矩形波。 简单的电压比较器结构简单，灵敏度高，但是抗干扰能力差，因此我们就要对它进行改进。改进后的电压比较器有：滞 回比较器和窗口比较器。 运放，是通过反馈回路和输入回路的确定 运算参数”，比如放大倍数，反馈量可以是输出的电流或电压的部分或全部。 而比较器则不需要反馈，直接比较两个输入端的量，如果同相输入大于反相，则输出高电平，否则输出低电平。电压比较器 输入是线性量，而输出是开关 （高低电平 量。一般应用中，有时也可以用线性运算放大器，在不加负反馈的情况下，构成 电压比较器来使用。 可用作电压比较器的芯片：所有的运算放大器。常见的有LM324 LM358 uA741 TL081\2\3\4 OP07 OP27，这些都 可以做成电压比较器 （不加负反馈 。LM339、LM393 是专业的电压比较器，切换速度快，延迟时间小，可用在专门的电 压比较场合，其实它们也是一种运算放大器。 关于比较器滞回的讨论需要从 滞回”的定义开始, 与许多其它技术术语一样, 滞回”源于希腊语, 含义是 延迟”或 滞后”, 或阻碍前一状态的变化。工程中, 常用滞回描述非对称操作, 比如, 从A 到B 和从B 到A 是互不相同。在磁现象、非可塑性 形变以及比较器电路中都存在滞回。 绝大多数比较器中都设计带有滞回电路, 通常滞回电压为5mV 到10mV。内部滞回电路可以避免由于输入端的寄生反 馈所造成的比较器输出振荡。但是内部滞回电路虽然可以使比较器免于自激振荡, 却很容易被外部振幅较大的噪声淹没。这 种情况下需要增加外部滞回, 以提高系统的抗干扰性能。 首先, 看一下比较器的传输特性。图1 所示是内部没有滞回电路的理想比较器的传输特性, 图2 所示为实际比较器的传 输特性。从图2 可以看出, 实际电压比较器的输出是在输入电压(VIN)增大到2mV 时才开始改变。 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本 建 图1. 理想比较器的传输特性 图2. 实际比较器的传输特性 运算放大器在开环状态下可以用作比较器, 但是一旦输入信号中有少量的噪声或干扰, 都将会在两个不同的输出状态之 间产生不期望的频繁跳变(图3)。用带有内部滞回电路的比较器代替开环运算放大器能够抑 输出的频繁跳变和振荡。或在 比较器的正反馈电路中增加外部滞回电路, 正反馈的作用是确保输出在一个状态到另一个状态之间快速变化, 使比较器的输 出的模糊状态时间达到可以忽略的水平, 如果在正反馈中加入滞回电路可减缓这种频繁跳变。 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本 建 图3. 无滞回电路时比较器输出的模糊状态和频繁跳变 举个例子, 考虑图4 所示简单电路, 其传输特性如图5所示。比较器的反相输入电压从0 开始线性变化, 由分压电阻R1、 R2 构成正反馈。当输入电压从1 点开始增加(图6), 在输入电压超过同相阈值VTH+ = VCCR2/(R1 + R2)之前, 输出将 一直保持为VCC。在阈值点, 输出电压迅速从V