比较器应用一:滞回比较器
滞回比较器实际上是个加了正反馈的比较器,输出状态也是只有两个状态,要么是高电平,要么就是低电平,电平的电压值前面的文章已经说过了,滞回比较器的特点是当输入电压逐渐增大或者减小时,有两个不相等的阈值,其传输特性具有滞回曲线的形状。
滞回比较器的电压阈值有两个:Uth和Utl,如果需要进行两个电压比较时,可选用滞回比较器,下面讲解下这两个阈值电压如何产生和计算的。
因为滞回比较器是引入正反馈的,而我们的阈值电压就是通过这个正反馈来产生,那么所谓的正反馈是怎样的?是如何产生的?
产生正反馈很简单,只需将输出端通过一个反馈电阻接到正输入端即可,如下图,图中R6为反馈电阻,反馈电阻一般选用较大阻值电阻,并根据需要的阈值电压选择。
下面用一个滞回比较器电路来说下两个阈值电压的计算。
阈值电压计算主要是计算U+的电压,很显然可以看出是用电阻分压法来计算,下面用两个等效电路来说明:
当输出Uo高电平时,输出端上拉到15V,从下图可以看出:R3、R4串联后再和R1并联,此时的等效电阻R为:
R=(R3 + R4)*R1 / ( (R3 + R4) + R1 ) = (10 + 10 ) * 20 / ( (10 + 10) + 20 ) = 10kΩ
再根据电阻分压可计算出U+的电压:U+ =( R2 / (R + R2) ) * 15V = (10 / (10 + 10) ) * 15 = 7.5V
此时算出的电压U+是高阈值电压,即Uth = U+ = 7.5V
当输出Uo为低电平时,输出接地,从下图可以看出:R2、R4并联,并联后的电阻R = (R2 * R4) / (R2 + R4) = 100 / 20 = 5kΩ
再根据电阻分压可计算出U+的电压:U+ =( R / (R + R1) ) * 15V = (5 / (5 + 20) ) * 15 = 3V
此时算出的电压U+是低阈值电压,即Utl = U+ = 3V
通过上面的计算,可以得到两个阈值电压分别是:Uth = 7.5V,Utl = 3V。
其
上图中,蓝色表示U-端的输入曲线,红色表示输出曲线。
从前面的比较器基础篇文章知道,比较器就是设定一个比较电压,输入端的电压就与此比较电压比较,从而输出高低电平。滞回比较器是有两个阈值电压,也就是两个比较电压,那么这两个比较电压是如何比较的呢?结合上面的输入输出曲线来分析。
注:前面的电路使用的是反相滞回比较器,也就是说阈值电压在正输入端,需要比较的输入电压在负输入端。
由于输入是从0V逐渐增大,所以开始阶段输出是高电平,此时阈值电压是7.5V,当输入电压小于7.5V比较器输出高,当输入电压大于7.5V比较器输出低,当比较器输出低 后,阈值变为3V,这阶段当输入电压大于3V比较器输出低,当输入电压小于3V比较器输出高。
抓住比较器德的输出状态来确定当前使用的是哪个阈值:输出低电平时时低阈值Utl,输出高电平时是高阈值Uth。
最后贴上一张仿真图,黄色是输出波形,蓝色是输入电压波形(三角波),红色是阈值波形
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