单限比较器:输入电压在阈值电压附近的任何微小变化,都将引起输出电压的跃变,因此抗干扰能力差。
滞回比较器:有滞回特性,具有抗干扰能。从反相输入端输入的滞回比较器电路如图(a)所示,电路中引入了正反馈。
★滞回比较器工作原理:
从集成运放输出端的限幅电路可以看出,uo=±UZ。集成运放反相输入端电位uN=uI,同相输入端电位
根据“虚短”uN=uP,求出的uI就是阈值电压,因此得出
当uI<-UT,uN<uP,因而uo=+UZ,所以uP=+UT。uI>+UT,uo=-UZ。
当uI>+UT,uN>uP,因而uo=-UZ,所以uP=-UT。uI<-UT,uo=+UZ。
可见,uo从+UZ跃变为-UZ和uo从-UZ跃变为+UZ的阈值电压是不同的,电压传输特性如图(b)所示。
★加了参考电压的滞回比较器:
如上图(a)所示,则同相输入端的电位
令uI=uN=uP,求出的uI就是阈值电压,因此得出
当UREF>0V时,电路的传输特性如图(b)所示。
迟滞比较器又可理解为加正反馈的单限比较器。前面介绍的单限比较器,如果输入信号Uin在门限值附近有微小的干扰,则输出电压就会产生相应的抖动(起伏)。在电路中引入正反馈可以克服这一缺点。
图1a给出了一个迟滞比较器,人们所熟悉的“史密特”电路即是有迟滞的比较器。图1b为迟滞比较器的传输特性。
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滞回比较器又称施密特触发器,迟滞比较器。这种比较器的特点是当输入信号ui逐渐增大或逐渐减小时,它有两个阈值,且不相等,其传输特性具有“滞回”曲线的形状。
滞回比较器也有反相输入和同相输入两种方式。
UR是某一固定电压,改变UR值能改变阈值及回差大小。
以图4(a)所示的反相滞回比较器为例,计算阈值并画出传输特性
图4 滞回比较器及其传输特性
(a)反相输入;(b)同相输入
1,正向过程
正向过程的阈值为
形成电压传输特性的abcd段
2,负向过程
负向过程的阈值为
形成电压传输特性上defa段。由于它与磁滞回线形状相似,故称之为滞回电压比较器。
利用求阈值的临界条件和叠加原理方法,不难计算出图4(b)所示的同相滞回比较器的两个阈值
两个阈值的差值ΔUTH=UTH1–UTH2称为回差。
由上分析可知,改变R2值可改变回差大小,调整UR可改变UTH1和UTH2,但不影响回差大小。即滞回比较器的传输特性将平行右移或左移,滞回曲线宽度不变。
例如,滞回比较器的传输特性和输入电压的波形如图6(a)、(b)所示。根据传输特性和两个阈值(UTH1=2V, UTH2=–2V),可画出输出电压uo的波形,如图6(c)所示。从图(c)可见,ui在UTH1与UTH2之间变化,不会引起uo的跳变。但回差也导致了输出电压的滞后现象,使电平鉴别产生误差。
图6 说明滞回比较器抗干扰能力强的图
(a)已知传输特性;(b)已知ui 波形;
(c)根据传输特性和ui波形画出的uo波形