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關於遲滯比較器的解釋(


關於遲滯比較器的解釋

遲滯比較器又可理解為加正反饋的單限比較器。
單限比較器,如果輸入訊號Uin在門限值附近有微小的干擾,則輸出電壓就會產生相應的抖動(起伏)。在電路中引入正反饋可以克服這一缺點。

      圖1a給出了一個遲滯比較器,人們所熟悉的“史密特”電路即是有遲滯的比較器。圖1b為遲滯比較器的傳輸特性。

                
不難看出,當輸出狀態一旦轉換後,只要在跳變電壓值附近的干擾不超過ΔU之值,輸出電壓的值就將是穩定的。但隨之而來的是解析度降低。因為對遲滯比較器來說,它不能分辨差別小於ΔU的兩個輸入電壓值。遲滯比較器加有正反饋可以加快比較器的響應速度,這是它的一個優點。除此之外,由於遲滯比較器加的正反饋很強,遠比電路中的寄生耦合強得多,故遲滯比較器還可免除由於電路寄生耦合而產生的自激振盪。

 
遲滯比較器
遲滯比較器的輸出VO與輸入VI不成線性關係,輸出電壓的轉換臨界條件是
門限電壓VP(同相輸入端的電壓)≈VN(反相輸入端的電壓)=VI(參考基準電壓)
VP=VN=[(R1×VREF)/(R1+R2)]+[(R2×VO)/(R1+R2)]     (公式-1)
根據輸出電壓VO的不同值(VOH或VOL)可以分別求出上門限電壓VT+和下門限電壓VT-分別為:
VT+={[1+(R1/R2)]×VREF}-[(R1/R2)×VOL]       (公式-2)
VT-={[1+(R1/R2)]×VREF}-[(R1/R2)×VOH]         (公式-3)
那麼門限寬度為:
ΔVT=(R1/R2)×(VOH-VOL)                    (公式-4)


已知    工作電壓=12V
       基準電壓VREF=1V
       輸入電壓VI=1~5V
       R1=1000Ω=1KΩ    R2=1000000Ω=1MΩ
       反饋係數=R1/(R1+R2)=0.000999
       比較器輸出電壓VOH=12V,  VOL=0V
      而比較器的門限寬度/輸出電壓=反饋係數
    即反饋係數×輸出電壓=門限寬度
     0.000999×12=0.011988≈0.012V
根據(公式-2)VT+={[1+(R1/R2)]×VREF}-[(R1/R2)×VOL]
                ={[1+(1000/1000000)]×1}-[(1000/1000000)×0]
                =1.001-0
                =1.001(V)
根據(公式3)VT-={[1+(R1/R2)]×VREF}-[(R1/R2)×VOH]
                ={[1+(1000/1000000)]×1}-[(1000/1000000)×12]
                =1.001-0.012
                =0.989(V)
根據(公式-4)ΔVT=(R1/R2)×(VOH-VOL)
                 =(1000/1000000)×12
                 =0.012(V)
驗證      VT+-VT- =1.001-0.989=0.012(V)

可以通過改變R2達到改變反饋係數來調節ΔVT的範圍。
例如將R2改為10KΩ時,則
ΔVT=(R1/R2)×(VOH-VOL)
                 =(1000/10000)×12
                    =1.2(V)

例如將R2改為100KΩ時,則
ΔVT=(R1/R2)×(VOH-VOL)
                 =(1000/100000)×12
                    =0.12(V)