滯回比較器（Hysteresis Comparator）是一種具有特殊滯回特性的比較器，其輸出在輸入電壓變化時展現出一種滯后現象。這種特性使得滯回比較器在模擬電路、數字電路以及信號處理等領域中得到了廣泛的應用，如過零檢測、噪聲消除、抖動消除等。

一、滯回比較器的基本概念

1.1 定義與特性

滯回比較器是一種帶有正反饋的比較器，其輸出狀態只有兩個：高電平或低電平。與普通比較器不同，滯回比較器在輸入電壓逐漸增大或減小時，存在兩個不相等的閾值電壓，即上升閾值電壓（Uth）和下降閾值電壓（Utl）。這種特性使得滯回比較器的輸出在輸入電壓變化時具有滯后現象，從而提高了電路的抗干擾能力和穩定性。

1.2 應用領域

滯回比較器廣泛應用于各種需要穩定輸出狀態的電路中，如開關電源、電壓監測、溫度控制、音頻信號處理等。其獨特的滯回特性使得電路能夠忽略一定范圍內的噪聲和干擾，確保輸出的穩定性和可靠性。

二、滯回比較器的閾值電壓

2.1 閾值電壓的定義

滯回比較器的閾值電壓是指輸入電壓Vi超過或低于該電壓值時，滯回比較器的輸出Vo發生跳變的電壓值。具體來說，當輸入電壓從低到高變化時，需要達到一個較高的閾值電壓（Uth）才能使輸出從低電平跳變為高電平；而當輸入電壓從高到低變化時，則需要達到一個較低的閾值電壓（Utl）才能使輸出從高電平跳變為低電平。

2.2 閾值電壓的產生與計算

滯回比較器的閾值電壓是通過引入正反饋來產生的。在滯回比較器的電路中，通常會將輸出端通過一個反饋電阻接到正輸入端（或負輸入端，取決于電路設計），從而形成正反饋回路。這個正反饋回路會改變比較器的輸入電壓與輸出電壓之間的關系，使得在輸入電壓變化時產生滯回現象。

閾值電壓的具體計算方法取決于電路的具體設計。以下以同向滯回比較器為例進行說明：

同向滯回比較器閾值電壓的計算 ：

同向滯回比較器的閾值電壓與參考電壓Vref、電源電壓Vcc以及電路中的電阻R1和R2有關。其上升閾值電壓Vth1和下降閾值電壓Vth2可以通過以下公式計算：

其中，Vth1表示輸入信號上升時的閾值電壓，Vth2表示輸入信號下降時的閾值電壓。這兩個閾值電壓之間的差值即為滯回寬度，它決定了滯回比較器對噪聲和干擾的抑制能力。

三、滯回比較器的工作原理

3.1 工作過程

滯回比較器的工作過程可以分為兩個階段：正反饋建立階段和滯回現象產生階段。

• 正反饋建立階段 ：當輸入電壓Vi接近某個閾值電壓時（無論是上升還是下降），由于正反饋的存在，比較器的輸出會迅速發生變化（從低電平跳變為高電平或從高電平跳變為低電平）。這個變化會進一步通過反饋電阻影響輸入電壓Vi，從而加速輸出狀態的穩定。
• 滯回現象產生階段 ：在輸出狀態穩定后，由于滯回特性的存在，即使輸入電壓Vi在閾值電壓附近波動（只要波動幅度不超過滯回寬度），輸出狀態也不會發生變化。這種滯后現象有助于抑制噪聲和干擾對電路的影響。

3.2 傳輸特性曲線

滯回比較器的傳輸特性曲線呈現出一種滯回曲線的形狀。在曲線上，可以清晰地看到兩個閾值電壓點（Uth和Utl）以及它們之間的滯回寬度。當輸入電壓Vi從低到高變化時，曲線在Uth處發生跳變；而當輸入電壓Vi從高到低變化時，曲線在Utl處發生跳變。這種傳輸特性使得滯回比較器具有獨特的抗干擾能力和穩定性。