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比較器加遲滯的方法

CHANBAEK ? 來源:模擬世界的搬運工 ? 作者:模擬應用工程師 ? 2023-05-09 16:52 ? 次閱讀

本文共主要內容如下:

1.什么是遲滯&.為什么比較器要加遲滯;2.比較器加遲滯的方法;3.比較器不外加遲滯到底行不行;4.比較器沒遲滯誤觸發怎么通過外圍參數改善。

比較器是專門設計用來比較兩個輸入端的信號的,通常用于將變化信號與固定的基準電壓信號作比較。如果同相端輸入的信號VIN+大于反相端的信號VIN- (加上失調電壓Vos),比較器的輸出為邏輯"1",反之則為邏輯"0"。

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一、什么是遲滯?為什么比較器要加遲滯?

遲滯可以理解為遲于比較點一段距離再動作,給比較器傳遞函數增加少量的正反饋即可達到遲滯的目的。

采用比較器直接對輸入信號與參考電壓進行比較,容易導致輸出電平在比較點附近發生多次反轉。

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這是因為比較器反應速度過快,輸入端電壓的噪聲使輸入信號在比較點上下擺動,因此導致輸出電平多次反轉,看起來就像輸出“振蕩”的現象。

遲滯比較器的特點是比較器的輸入電壓在基準電壓附近不敏感,如下圖所示,比較點是Vos,可以看出超過以Vos ± VH/2為邊界的范圍,否則以Vos為中心的輸入噪聲不會引起比較器切換狀態。

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比較器內部一般會加V Hysteresis(遲滯電壓,也叫閾值電壓)常見5~10mV,一般輸入信號需要更大的閾值范圍,則需要通過外加遲滯來設定比較器輸出反轉的上下限來增大閾值電壓。但同時,給比較器增加額外的遲滯同時會降低比較器的有效分辨率,可分辨的最小信號等于閾值電壓之差。

二、比較器加遲滯的方法:

遲滯比較器按輸入可分為反相輸入遲滯比較器和同相輸入遲滯比較器。

1.同相輸入遲滯比較器:

反相端接VERF參考電壓,同相端接輸入信號。

2.反相輸入遲滯比較器:

反相端接輸入信號,同相端接VERF參考電壓。

下面以反相輸出遲滯比較器做分析: 設計比較器參考電壓為2.5V,遲滯電壓為400mV。

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當VIN- < VIN+ ,VOUT 高電平=5V,此時VIN+輸入電壓等于反饋電阻576k與上拉電阻100k并聯后再與IN+對地電阻100k分壓,此時VIN+=2.7V,當VIN->2.7V時,輸出才會拉低。

VH=(Rx//Rh)/[Ry+(Rx//Rh)]*5V

同理,當VIN->VIN+ ,VOUT 低電平=0V,分壓計算后VIN+=2.3V,當 VIN- < 2.3V 后,輸出才會拉高。

VL=Rx/[Rx+(Ry//Rh)]*5V

三、比較器不外加遲滯到底行不行??

如果比較器的V Hysteresis可以覆蓋輸入電壓的噪聲是可以不外加遲滯的。

四、比較器沒遲滯誤觸發怎么通過外圍參數改善?

如果忘記了加遲滯比較器,在現有的比較器進行改善,主要有兩個思路可供參考:

a.增加輸入信號速度,是的輸入信號快速穿過比較點,減小輸入信號在比較點擺動的情況,可以通過減少輸入電路的延時環節-RC來加快輸入信號斜率。

b.另一方面可以減小輸出電平在短時間(即輸入信號在比較點擺動的時間)內可反轉能力,對于OD的比較器,可以增大上拉電阻和輸出電容來增加反轉時間。

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