【導(dǎo)讀】比較器是一個(gè)簡(jiǎn)單的概念-在輸入端對(duì)兩個(gè)電壓進(jìn)行比較。輸出為高或者低。因此,在轉(zhuǎn)換的過(guò)程中為什么存在振蕩?
當(dāng)轉(zhuǎn)換電平緩慢改變的時(shí)候,這個(gè)現(xiàn)象經(jīng)常會(huì)發(fā)生。常常是由于輸入信號(hào)存在噪聲,因此在轉(zhuǎn)換電平附近的輕微波動(dòng)會(huì)引起輸出端的振蕩。即使輸入信號(hào)沒(méi)有噪聲,比較器本身也會(huì)存在噪聲,比如其中的運(yùn)放就存在噪聲。當(dāng)輸出突然從一個(gè)軌轉(zhuǎn)變到另外一個(gè)軌的時(shí)候有時(shí)也會(huì)引入噪聲,并且會(huì)通過(guò)電源或者輸出電路反射到輸入端。
無(wú)論原因是什么,遲滯通常會(huì)是一種解決方案 - 受控正反饋。就像是猛然關(guān)斷
開(kāi)關(guān)。當(dāng)你逐漸推動(dòng)桿的時(shí)候,通過(guò)中心點(diǎn)的時(shí)候?qū)?huì)猛然跳到一個(gè)新的位置。假若沒(méi)有緩沖的情況下,開(kāi)關(guān)會(huì)不停振蕩并且其接觸點(diǎn)將會(huì)不停地出現(xiàn)火花。
圖1a給出了比較電壓VR設(shè)定在2V的一個(gè)簡(jiǎn)單的比較器。在轉(zhuǎn)換的過(guò)程中,緩慢上升下降的輸入信號(hào)趨向于多次觸發(fā)輸出。
在圖1b中,R1和R2在輸出端形成了一個(gè)分壓器 - 正反饋切換門(mén)限電壓從而形成遲滯。當(dāng)一個(gè)上升的輸入電壓達(dá)到比較電壓時(shí)候,Vo的下降沿將使門(mén)限電壓移動(dòng)到一個(gè)較低的電壓值,從而避免噪聲引起振蕩。
遲滯的幅度是由比較器的輸出電壓擺幅VOH決定的,VOH與電阻分壓器的值相關(guān)。遲滯寬度?VT是根據(jù)輸入噪聲的大小以及振蕩的傾向來(lái)設(shè)定的。
如圖2所示,將Vin和VR換接,就會(huì)形成一個(gè)具有遲滯特性的同相比較器。門(mén)限電壓會(huì)稍有不同。要保證輸入信號(hào)是一致的。在某些電路中,輸出電平形成的反饋會(huì)對(duì)輸入信號(hào)源引入干擾,從而形成振鈴和更多的振蕩。
某些比較器存在開(kāi)漏(或者開(kāi)集)輸出。由于輸出電容會(huì)減緩輸出電平升高的速率,因此這類(lèi)比較器在正輸出沿形成遲滯效果有限。在你最需要門(mén)限電壓改變的時(shí)候,它將僅會(huì)帶來(lái)很小的門(mén)限電壓的改變。同時(shí)要意識(shí)到,取決于不同的元件值,遲滯網(wǎng)絡(luò)也會(huì)作為輸出負(fù)載,減小輸出電壓的擺幅。
在輸入信號(hào)的上升期和下降期,遲滯將會(huì)形成不同的門(mén)限電壓,在某些應(yīng)用中這將會(huì)是個(gè)劣勢(shì)。和R2串聯(lián)的電容會(huì)臨時(shí)改變門(mén)限電壓的值,也許會(huì)有足夠長(zhǎng)的時(shí)間讓輸入通過(guò)有噪聲的門(mén)限范圍。如果碰到輸入變化極其緩慢,例如電池電壓,這種方案就行不通。當(dāng)輸入信號(hào)變化速率足夠快的時(shí)候,你可以嘗試這種方法。一些比較器(比如說(shuō)TLV3201) 內(nèi)置了遲滯功能,不再需要外置的電阻。這是通過(guò)內(nèi)部的電路結(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的,同時(shí)使輸入和輸出不受電路的影響。對(duì)于大多數(shù)電路而言,這些器件的遲滯電壓帶是有效的。如果需要的話(huà),你可以添加外部電阻。
運(yùn)算放大器能被用作比較器嗎?有時(shí)候是可以的。
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