迟滞比较器设计 1. 设计需求分析： 电路工作描述：例如：当Vin<300mmHg 压力对应电压值(如：2.7V)时，Vout 为低电平，当Vin>2.7V 时，Vout 为高电平，使Q7导通，Valve 信号为低电平，气阀打开。直到Vin<0.3V 时，Vout 才恢复为低电平。 血压模块过压保护电路模型如下： 说明：图中Vin 为压力传感器压力电压值 对应于迟滞比较器的电压传输特性图，VTL=0.3V ，VTH=2.7V ，VOL=0V ，VOH=VCC 。 2.电路模型计算： 从电压传输特性图可以看出，Vout=VOL 时，Vin=VTH 。由运放的虚短和虚断特性可以 得出，其中 2 R VCC Vref +=()1 *IRin IRf IRin 算式VOL Rin Vref Rf Rin VTH Rf VOL Vref Rin Vref VTH VOL Vref IRf Rin Vref VTH ?+= ?= ??= ?= =当Vout=VOH 时，Vin=VTL ，同理可得。 ()2*IRin IRf IRin 算式Rf VOH Rin Vref Rf Rin VTL Rf VOH Vref Rin Vref VTL Rf VOH Vref IRf Rin Vref VTL ?+= ?= ??= ?= =
将VTH 与VTL 相减得：()3 ........*算式Rf Rin VOL VOH VTL VTH ?= ?将需求分析中的VTL=0.3V ，VTH=2.7V ，VOL=0V ，VOH=VCC(实际为3.3V)，代入上面的算式3中，可得4..........375.1算式Rin Rf =。将算式4代入算式1中，可得到Vref=1.563V 3. 参数选择： v R1，R2电阻的选择：根据2 12 * R R R VCC Vref +=R1=1.111*R2。考虑到实际电 阻阻值和功耗方面要求，有以下电阻可选： R 2(K Ω) R 1(K Ω)22.2222.22.444233.3335.15.66612022.222224.4423033.335156.661300333.3510 566.61 为了达到精确的目的，可以用两个串联电阻代替R1。v Rin 和Rf 的选择：根据Rin Rf *375.1=，考虑到实际电阻阻值，功耗，系统电路影响等方面要求，有以下电阻可选： R i n (K Ω)R f (K Ω)1.52.062522.752.23.0252.43.32230.2524 33 4.仿真验证： 仿真工具：MultiSIM 10.0，电路原理图及仿真结果如下图所示：
1. 功能及应用：主要用来判断输入信号电位之间的相对大小，它至少有两个输入端及一个输出端，通常用一个输入端接被比较信号U i，另一个则接基准电压V R定门限电压(或称阀值)的U T。输出通常仅且仅有二种可能即高、低二电平的矩形波，应用于模－数转换，波形产生及变换，及越限警等。 2. 运放的工作状态：开环和正反馈应用：运放在线性运用时，由于开环增益一般在105以上，所以其对应的输入的线性范围很小，U i数量级，为了拓宽其线性范围就必须引入负反馈，降低其开环增益。而比较器则希望其输入的线性范围越小越好(即比较灵敏度越高)采用开环或使开环增益更高的正反馈应用。在这儿有必要重复展现运放开环电压传输特性。见图8.2.1，请注意横、纵坐标标度的不同 (1) 从途中可化称 (2) 若U i发出变化，使Uo从负波饱和值突变到正饱和值，只在经过极窄的线性区 时，才遵循在线性工作时才特有的“虚短”，其它时刻“虚短”不复存在。 (3) 若横坐标采用与纵坐标相同的标尺，则线性部分特性与纵轴合拢。 (4) 若用正反馈使Aod↑，则可缩短状态的转换时间。 3. 分类： (1) 单限比较器
(2) 迟滞比较器(Schmitt) (3) 双限比较器(窗口比较器) 二. 单限比较器 1. U i与U R分别接运放两输入端的开环串接比较器，见图8. 2.2 ΔU i>U R Uo=+Uom ΔU i迟滞性比较器的设计方法
一种自适应迟滞性比较器的设计 关键词：迟滞电路，比较器 摘要：设计了一种由滤波器和迟滞比较器构成的传输频率信号电路。设计使用滤波器将输入信号改变适当的相位作为迟滞比较器标准端的信号，而原信号输入比较器的另一端。那么由于迟滞比较器的电压同时随输入信号改变。 迟滞电路（hysteresis circuit）又称施密特触发电路（schmitt trigger circuit）。因他能滤除干扰噪声而获得很广泛的运用。在一些应用场合中，特别在某些模/数转换电路中[1]，迟滞比较器作为抗干扰的比较器应用较多。为了获得更好的转换效果，需要较好地选择迟滞比较器正端输入的基准电压。而信号的未知为确定基准电压带来麻烦。本文设计的一种加入滤波器的迟滞比较器解决了这个问题。 1 迟滞比较器的设计 迟滞性是比较器的一种特性，他使比较器的输入阈值随输入(出)电平而改变。比较器实现的方法很多。他们都有不同形式的正反馈。最常见的即是由放大器接成正反馈组成。这类迟滞比较器由于方便的设计和放大器的标准生产成为主流。设计选用了最常见的由放大器正反馈的设计，如图1所示。 由米尔曼公式可得输入电压升高和降低时的基准电压如下式：
而电路能滤掉的噪声即迟滞性为： 由上式可知，迟滞性由电源电压和R4，R5阻值决定。本设计中V r的大小是变成的，因此正负基准电压也随V r变化，为了达到自适应的目的希望基准电压对输入有好的跟随性同时减小输出端的影响。因此将R4取值得比R5要小一个数量级。 2 滤波器的设计 设计滤波器往往要考虑下列因素： （1）工作频率范围。 （2）参数变化的灵敏度及稳定度。 （3）实际元件的重量和大小。 （4）运算放大器的电压源。 2.1 滤波器的选择[2] 本设计是工作在低频的比较器。此时当信号频率是低频时可以考虑的方式有低通、带通或全通，同时还可选择一阶或多阶。在考虑此设计后，一阶滤波器在此设计中是较好的，且低通
1、 正向过零比较器如图1 上为电路，下为输入输出特性。根据电路要能画出来特性， 根据特性要能画出来电路。 2、正向任意比较器见图2。要求同上。 图1 图2 比较器的基本特点： 工作在开环或正反馈状态。 开关特性：因开环增益很大，比较器的输出只有高电平和低电平两个稳定状态。 非线性：因大幅度工作，输出和输入不成线性关系。 3、反向滞回比较器 其中om V -=－V om 通理om V + 由于这里基准电压VREF 是任意的，所以比较器传输特性的一般状态为 4、同向滞回比较器 滞回比较器电路图 特性 1REF 2T om 1212 'RV R V V R R R R - =+++1REF 2T om 1212RV R V V R R R R +=++ +
还有就是已经提过的窗口比较器 设计比较器就是根据特性设计电路。你需要根据题意画出特性；判断是属于上述哪种；画出 电路；根据V T 、om V +、om V - 等公式，先设计其中一个电阻为1k Ω，然后计算出其他电阻即可。 怎样设计放大器，比如，要求放大倍数为11，信号中频率成分最高为100KHZ ，最大不失真输出幅度为1V ，应该怎么做？如果放大倍数为负值又应怎样？ 放大倍数为11，显然要用同相比例放大器。放大倍数 A vf = V o /V i =1+(R f /R 1) 先设计其中一个电阻为1k Ω，然后计算出其他电阻即可。 信号中频率成分最高为100KHZ ， 说明是低频放大器。运放选择μA741或OP07即可。 最大不失真输出幅度为1V 运放电源选用±10v 即可。 如果放大倍数为负值又应怎样？ 选反相比例放大器即可，余同上。
运放与比较器的用法 NE5532是双极型双运放，剩下的一个不用，可以将它们的输入端全部悬空即可，跟该运放相似的还有LM358、LM324，它们不用的输入端都可以悬空。而对于CMOS运放，由于输入阻抗极高，若将输入端悬空，很容易受干扰，故对于像ICL7642、MC14573这类CMOS 运放，内部用不完的运放，输入端一般要接高电平或地。 1、运放可以连接成为比较输出，比较器就是比较。 2、比较器输出一般是OC，便于电平转换；比较器没有频补，Slew Rate比同级运放大， 但接成放大器易自激。 比较器的开环增益比一般放大器高很多,因此比较器正负端小的差异就引起输出端变化. 3、频响是一方面，另外运放当比较器时输出不稳定，不一定能满足后级逻辑电路的要求。 4、比较器为集电极开路输出，容易输出TTL电平，而运放有饱和压降，使用不便。 关于运算放大器与专用比较器的区别可分为以下几点: 1.比较器的翻转速度快,大约在ns数量级,而运放翻转速度一般为us数量级(特殊高速运放 除外); 2.运放输入可以接成负反馈电路,而比较器不能使用负反馈,虽然比较器也有同相和反相两 个输入端,但因为其内部没有相位补偿电路,如果输入负反馈,电路不能稳定工作,内部无相位补偿电路.这也是比较器比运放速度快的原因. 3.运放的初级一般采用推挽电路,双极性输出,而多数比较器输出极为集电级开路结构,所 以需要上拉电阻,单极性输出,容易和数字电路连接. 加法器和减法器就是用运算放大器搭的运算电路. 电压比较器 电压比较器可以看作是放大倍数接近―无穷大‖的运算放大器。 电压比较器的功能：比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系)： 当‖＋‖输入端电压高于‖－‖输入端时，电压比较器输出为高电平； 当‖＋‖输入端电压低于‖－‖输入端时，电压比较器输出为低电平； 电压比较器的作用：它可用作模拟电路和数字电路的接口，还可以用作波形产生和变换电路等。利用简单电压比较器可将正弦波变为同频率的方波或矩形波。 简单的电压比较器结构简单，灵敏度高，但是抗干扰能力差，因此我们就要对它进行改进。改进后的电压比较器有：滞回比较器和窗口比较器。 运放，是通过反馈回路和输入回路的确定―运算参数‖，比如放大倍数，反馈量可以是输出的电流或电压的部分或全部。而比较器则不需要反馈，直接比较两个输入端的量，如果同相输入大于反相，则输出高电平，否则输出低电平。电压比较器输入是线性量，而输出是开关（高低电平）量。一般应用中，有时也可以用线性运算放大器，在不加负反馈的情况下，构成电压比较器来使用。
运算放大器组成的电路五花八门，令人眼花瞭乱，是模拟电路中学习的重点。在分析它的工作原理时倘没有抓住核心，往往令人头大。为此本人特搜罗天下运放电路之应用，来个―庖丁解牛‖，希望各位从事电路板维修的同行，看完后有所斩获。 遍观所有模拟电子技朮的书籍和课程，在介绍运算放大器电路的时候，无非是先给电路来个定性，比如这是一个同向放大器，然后去推导它的输出与输入的关系，然后得出Vo=(1+Rf)Vi，那是一个反向放大器，然后得出Vo=-Rf*Vi……最后学生往往得出这样一个印象：记住公式就可以了！如果我们将电路稍稍变换一下，他们就找不着北了！偶曾经面试过至少100个以上的大专以上学历的电子专业应聘者，结果能将我给出的运算放大器电路分析得一点不错的没有超过10个人！其它专业毕业的更是可想而知了。 今天，芯片级维修教各位战无不胜的两招，这两招在所有运放电路的教材里都写得明白，就是―虚短‖和―虚断‖，不过要把它运用得出神入化，就要有较深厚的功底了。 虚短和虚断的概念 由于运放的电压放大倍数很大，一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80 dB以上。而运放的输出电压是有限的，一般在10 V～14 V。因此运放的差模输入电压不足1 mV，两输入端近似等电位，相当于―短路‖。开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接近相等。 ―虚短‖是指在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。显然不能将两输入端真正短路。 由于运放的差模输入电阻很大，一般通用型运算放大器的输入电阻都在1MΩ以上。因此流入运放输入端的电流往往不足1uA，远小于输入端外电路的电流。故通常可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻越大，两输入端越接近开路。―虚断‖是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚假开路，简称虚断。显然不能将两输入端真正断路。 在分析运放电路工作原理时，首先请各位暂时忘掉什么同向放大、反向放大，什么加法器、减法器，什么差动输入……暂时忘掉那些输入输出关系的公式……这些东东只会干扰你，让你更糊涂﹔也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数，这是设计者要考虑的事情。我们理解的就是理想放大器（其实在维修中和大多数设计过程中，把实际放大器当做理想放大器来分析也不会有问题）。 好了，让我们抓过两把―板斧‖------―虚短‖和―虚断‖，开始―庖丁解牛‖了。 总记录数113总页数3当 前页1 123 引用| 回复 | 2006-10-19 21:06:00 1楼 芯片级维修
常见电压比较器分析比较 电压比较器通常由集成运放构成，与普通运放电路不同的是，比较器中的集成运放大多处于开环或正反馈的状态。只要在两个输入端加一个很小的信号，运放就会进入非线性区，属于集成运放的非线性应用范围。在分析比较器时，虚断路原则仍成立，虚短及虚地等概念仅在判断临界情况时才适应。?? 一、零电平比较器(过零比较器) 电压比较器是将一个模拟输入信号ui与一个固定的参考电压UR进行比较和鉴别的电路。 参考电压为零的比较器称为零电平比较器。按输入方式的不同可分为反相输入和同相输入两种零电位比较器，如图1(a)、(b)所示
图1 过零比较器 (a)反相输入；(b)同相输入 通常用阈值电压和传输特性来描述比较器的工作特性。 阈值电压(又称门槛电平)是使比较器输出电压发生跳变时的输入电压值，简称为阈值，用符号UTH表示。 估算阈值主要应抓住输入信号使输出电压发生跳变时的临界条件。这个临界条件是集成运放两个输入端的电位相等(两个输入端的电流也视为零)，即U+=U–。对于图1(a)电路，U–=Ui, U+=0, UTH=0。
传输特性是比较器的输出电压uo与输入电压ui在平面直角坐标上的关系。 画传输特性的一般步骤是：先求阈值，再根据电压比较器的具体电路，分析在输入电压由最低变到最高(正向过程)和输入电压由最高到最低(负向过程)两种情况下，输出电压的变化规律，然后画出传输特性。 二、任意电平比较器(俘零比较器) 将零电平比较器中的接地端改接为一个参考电压UR(设为直流电压)，由于UR的大小和极性均可调整，电路成为任意电平比较器或称俘零比较器。
图2 任意电平比较器及传输特性 (a)任意电平比较器；(b)传输特性 图 3 电平检测比较器信传输特性 (a)电平检测比较器；(b)传输特性 电平电压比较器结构简单，灵敏度高，但它的抗干扰能力差。也就是说，如果输入信号因干扰在阈值附近变化时，输出电压将在高、低两
LM339 ——迟滞比较器 一、功能描述 本电路是将LM339制作成一个反相迟滞比较器，通过在反相端输入信号，与 同相端的基准电压比较，当U +> U - 时，输出端相当于开路，输出高电平；当U + < U - 时，输出管饱和，相当于输出端接低电平。 二、数据说明 1、测试条件：TDS1012示波器、SG1020A数字合成信号发生器、TH-SS3022 型数显直流稳压电源 2、测试工具：万用表、TDS1012示波器、SG1020A数字合成信号发生器、 TH-SS3022型数显直流稳压电源 3、测试方法：测试前用万用表检测电路的通路与断路，测试时用示波器观 察输入和输出波形并记录。 4、测试数据： 表1 输入频率与输出的关系 测试条件：单电源输入Vcc=12V,输入正弦波，峰峰值为2V，加1V偏置，Vref=1V）
图1 输入频率与输出的关系 表2 输入电压与输出的关系 测试条件：单电源输入Vcc=12V,输入正弦波，频率为5K，Vref=1V） 5、结果分析: 迟滞比较器中加入正反馈可以克服输出端的抖动，所以在输入电压幅值增加时，输出端的幅值没有发生任何改变。输出电压的幅值不会随频率的改变而改变，但是保持高低电平的时间高度随着频率的增大而减小，并且波形随频率的增大开始产生失真，在我们的测量中，最大可以达到210KHZ。同时从上面的数据可以看出，上升时间总是大于下降时间。 三、芯片介绍 1、芯片特点：内部装有四个独立的电压比较器，工作电源电压范围宽，单
电源、双电源均可工作（单电源： 2～36V ，双电源：±1～±18V ）；消耗电流小，I CC =1.3mA;输入失调电压小，V IO =±2mV ； 共模输入电压范围宽， Vic=0～Vcc-1.5V;输出与TTL ，DTL ，MOS ，CMOS 等兼容; 输出可以用开路集电极连接“或”门. 2、芯片用途： 满足比较器的基本用途，可以用作单限比较器，迟滞比较器，窗口比较器等，用来比较电压，用得最多的是在电磁炉中，做过压过热保护。 3、引脚及封装： 采用双列直插14 脚塑料封装（DIP14）和微形的双列14 脚塑料封装（SOP14） 图2 引脚图及内部结构图 表3 主要参数
令狐采学创作 电子技术课程设计报告 令狐采学 题目：4位数值比较器设计 学生姓名： 学生学号： 年级： 专业： 班级： 指导教师： 机械与电气工程学院制 2016年11月 4位数值比较器设计 机械与电气工程学院：自动化专业 1.课程设计的任务与要求 1.1 课程设计的任务 采用Multisim 12.0软件实现4位数值比较器的设计与仿真。 1.2 课程设计的要求 （1）设计一个4位数值比较器的电路，对两个4位二进制进行比较。 （2）采用74Ls85集成数值比较器。
（3）要有仿真效果及现象或数据分析。 2.四位数值比较器设计方案制定 2.1 四位数值比较器工作的原理 对两个4位二进制数A3A2A1A0与B3B2B1B0进行比较。从A的最高位A3和B的最高位B3进行比较，如果他们不相等，则该位的比较结果可以作为两数的比较结果。若最高位A3=B3，则再比较次高位A2=B2，余此类推。如果两数相等，那么，必须将进行到最低位才能得到结果。可以知道：FA>B=FA3>B3+FA3=B3FA2>B2+FA3=B3FA2=B2FA1>B1 +FA3=B3FA2=B2FA1=B2FA0>B0+FA3=B3FA2=B2FA1=B1 FA0=B0IA>B （2-1） FA 《电子设计基础》 课程报告 设计题目：迟滞比较器 学生班级：电子1001班 学生学号： 学生姓名： 指导教师： 时间：2011-2012-1学期11-18 周 成绩： 西南科技大学 信息工程学院 一.设计题目及要求 1.题目：迟滞比较器 2.要求：上门限电压V T+=3V下门限电压V T-=2V 二．题目分析与方案选择 单门限电压比较器电路简单，灵敏度高，但其抗干扰能力差。因此，有另一种抗干扰能力强的迟滞比较器。迟滞比较器是一个具有迟滞回环传输特性的比较器，它是在反相输入单门限电压比较器的基础上引入了正反馈网络。因为比较器处于正反馈状态，因此一般情况下，输出电压v o与输入电压v i不成线性关系，只有在输出电压v o发生跳变瞬间，集成运放两个输入端之间的电压才可能近似为零，即v ID近似为零时，是输出电压v o转换的临界条件，当v i>v p时，输出电压v o为低电平V OH，反之v o为高电平，此时的v p即为门限电压V T。 三．主要元器件介绍 运算放大器（型号：LM358AH），电源电压范围宽：单电源3-30V；低功耗电流适合于电池供电。稳压管（由两个背靠背的二极管组成，其型号为：IN5229B，其稳压值是4.3V) 四．电路设计及计算 （图1）Multisim图 该迟滞比较器中，选择其高平电压V OH=5V,低平电压V OL=-5V，根据上下门限电压值的运算： 1.V T+=(R1V REF)/(R1+R2)+(R2V OH)/(R1+R2) V T-=(R2V REF)/(R1+R2)+(R2V OH)/(R1+R2) 代入V T+=3V,V T-=2V,V OH=5V,V OL=-5V ,算得：V REF=2.8V,R1=10KΩ,R2=70KΩ V REF=VCCR7/2(R3+R7) L )/(R1+R2) 五．仿真及结果分析 （图2） 从图中的通道A可以知道，V T+=3.076V,V T-=1.930V，其误差： 33 076 .3- 100%=2.5%， 22 930 .1- 100%=-3.5%误差来源可能是电路图中的R4的阻值，还有就是参考电压V REF的值的选取。 运算放大器可以用作比较器 许多人偶尔会把运算放大器当比较器使用。一般而言，当您只需要一个简单的比较器，并且您在四运算放大器封装中还有一个“多余”的运算放大器时，这种做法是可行的。只是运算放大器需要相位补偿才能运行，因而把运算放大器用作比较器时其速度会非常低，但是如果对速度要求不高，则运算放大器可以满足需求。偶尔会有人问到我们运算放大器的这种使用方法，因为他们发现这种方法有时有效，有时却不如人们预期的那样效果好。为什么会出现这种情况呢？ 许多运算放大器都在输入端之间有电压钳位，其大多数一般都使用背靠背二极管（有时使用两个或者更多的串联二极管）来实施。这些二极管保护输入晶体管免受其基极结点反向击穿的损害。许多IC工艺在差动输入约为6V时便会出现击穿，这会极大地改变或者损坏晶体管。图1显示了NPN输入级，D1和D2提供了这种保护功能。 图1 在大多数常见运算放大器应用中，输入电压均约为零伏，根本无法开启这些二极管。但是很明显，对于比较器的运行而言，这种保护便成了问题。在一个输入拖拽另一个输入（以一种讨厌的方式拉其电压）以前，差动电压范围（约0.7V）受限。尽管如此，我们还是可以把运算放大器用作比较器。但是，在我们这样做时必须小心谨慎。在一些电路中，这种做法可能是完全不能接受的。问题是我们（包括其他运算放大器厂商）并没有总是说明这些钳位的存在，即使有所说明，可能也不会做详细的解释或 者阐述。也许我们应该说：“用作比较器时，请小心谨慎！”产品说明书的作者们通常也只是假设您肯定会把运算放大器当作运算放大器用。 TI在美国亚利桑那州图森产品部召开了一个会议，会议决定，TI以后将会更加清楚地说明这种情况。但是，现在已经生产出来的运算放大器怎么办呢？下列指导建议可能会对您有所帮助： 一般而言，双极NPN晶体管运算放大器都有输入钳位，例如：OP07、OPA227和 OPA277等。uA741是一个例外，它具有NPN输入晶体管，并且有一些为NPN提供固有保护的附加串联横向PNP。 图2 使用横向PNP输入晶体管的通用运算放大器一般没有输入钳位，例如：LM324、LM358、OPA234、OPA2251和OPA244。这些运算放大器一般为“单电源”类型，意味着它们拥有扩展至负电源端（或者稍低）的共模范围。输入偏置电流为负数时，表示输入偏置电流自输入引脚流出。这时，通常可以认定它们为这类运算放大器。但是，需要注意的是，使用PNP输入的高速运算放大器一般有输入钳位，而这些PNP是一些具有更低击穿电压的垂直PNP。 一种用于DC/DC变换器中的BiCMOS 迟滞比较器电路设计 吴海波 谭传武 （湖南铁道职业技术学院 湖南 株洲 412001） 摘 要： 比较器是DC/DC电荷泵转化器中的重要组成部分，其性能优劣决定着DC转换的速度和精度。基于BiCMOS 0.6um工艺设计一种高速低功耗的迟滞比较器电路，利用Hspice仿真结果表明：在电压电压变换时比较器电路增益达到72dB，迟滞电压为0.1V，DC/DC变换器输出稳定5V，出现30mV的纹波电压。 关键词： 比较器；迟滞；BiCMOS 中图分类号：TM46 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1120068－01 输出高电平，M7检测OUT端的高电平信号马上导通，此时VOUT端 0 引言 振荡器模块停止工作，输出主要靠输出电容放电维持并慢慢下DC/DC变换器是电子设备必不可少的组成部分，DC转换器 降，由于M7的导通分流作用，使得M3进入线性区，并且TE点的的性能优劣直接关系到系统的可靠性。比较器是判断DC/DC变 电位随之下降，实现比较器的迟滞功能。当VOUT继续下降，误换器电荷泵启动或关断的依据，为了得到宽电源范围下的稳定 差放大器检测到VF 迟滞比较器又可理解为加正反馈的单限比较器。 单限比较器，如果输入信号Uin在门限值附近有微小的干扰，则输出电压就会产生相应的抖动（起伏）。在电路中引入正反馈可以克服这一缺点。 图1a给出了一个迟滞比较器，人们所熟悉的“史密特”电路即是有迟滞的比较器。图1b为迟滞比较器的传输特性。 不难看出，当输出状态一旦转换后，只要在跳变电压值附近的干扰不超过ΔU 之值，输出电压的值就将是稳定的。但随之而来的是分辨率降低。因为对迟滞比较器来说，它不能分辨差别小于ΔU的两个输入电压值。迟滞比较器加有正反馈可以加快比较器的响应速度，这是它的一个优点。除此之外，由于迟滞比较器加的正反馈很强，远比电路中的寄生耦合强得多，故迟滞比较器还可免除由于电路寄生耦合而产生的自激振荡。 迟滞比较器 迟滞比较器的输出VO与输入VI不成线性关系，输出电压的转换临界条件是 门限电压VP（同相输入端的电压）≈VN（反相输入端的电压）=VI（参考基准电压）VP=VN=[（R1×VREF）/（R1+R2）]+[（R2×VO）/（R1+R2）] （公式-1） 根据输出电压VO的不同值（VOH或VOL）可以分别求出上门限电压VT+和下门限电压VT-分别为： VT+={[1+（R1/R2）]×VREF}-[（R1/R2）×VOL]（公式-2） VT-={[1+（R1/R2）]×VREF}-[（R1/R2）×VOH]（公式-3） 那麽门限宽度为： ΔVT=（R1/R2）×（VOH-VOL）（公式-4） 已知工作电压=12V 基准电压VREF=1V 输入电压VI=1～5V R1=1000Ω=1KΩ R2=1000000Ω=1MΩ 反馈系数=R1/(R1+R2)=0.000999 比较器输出电压VOH=12V, VOL=0V 而比较器的门限宽度/输出电压=反馈系数 即反馈系数×输出电压=门限宽度 0.000999×12=0.011988≈0.012V 根据（公式-2）VT+={[1+（R1/R2）]×VREF}-[（R1/R2）×VOL] ={[1+（1000/1000000）]×1}-[（1000/1000000）×0] =1.001-0 =1.001(V) 根据（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) 根据（公式-4）ΔVT=（R1/R2）×（VOH-VOL） =（1000/1000000）×12 =0.012(V) 验证 VT+-VT- =1.001-0.989=0.012(V) 可以通过改变R2达到改变反馈系数来调节ΔVT的范围。 例如将R2改为10KΩ时，则 运放与比较器的区别 运算放大器和比较器如出一辙，简单的讲，比较器就是运放的开环应用，但比较器的设计是针对电压门限比较而用的，要求的比较门限精确，比较后的输出边沿上升或下降时间要短，输出符合TTL/CMOS 电平/或OC等，不要求中间环节的准确度，同时驱动能力也不一样。一般情况：用运放做比较器，多数达不到满幅输出，或比较后的边沿时间过长，因此设计中少用运放做比较器为佳。 运放和比较器的区别 比较器和运放虽然在电路图上符号相同，但这两种器件确有非常大的区别，一般不可以互换，区别如下: 1、比较器的翻转速度快，大约在ns数量级，而运放翻转速度一般为us数量级(特殊的高速运放除外)。 2、运放可以接入负反馈电路，而比较器则不能使用负反馈，虽然比较器也有同相和反相两个输入端，但因为其内部没有相位补偿电路，所以，如果接入负反馈，电路不能稳定工作。内部无相位补偿电路，这也是比较器比运放速度快很多的主要原因。 3、运放输出级一般采用推挽电路，双极性输出。而多数比较器输出级为集电极开路结构，所以需要上拉电阻，单极性输出，容易和数字电路连接。 补充:比较器工作在非线性条件下,强调的是翻转速度,放大器用于放大,比较注重的是线性.当用比较器作放大时会发现放大输出失真,即使放大负反馈较深也非常明显,而用运放做比较器时,会发现翻转速度不够. 运放可以做比较器，同时也可以作为放大器，比较器只能做比较器。 比较器在最常用的简单集成电路中排名第二，仅次于排名第一的运算放大器。在各类 出版物中可以经常看到运算放大器的理论，关于运算放大器的设计和使用方法的图书也非 常多，可是我们却很难找到关于比较器的理论研究，究其原因，比较器本身功能十分简 单，只用于比较电压，然后根据比较结果，把输出电压设定在数字低态或高态。 很多人认为比较器类似于没有反馈引脚的运算放大器，真实情况并不是这样，当使用 比较器防止负面的意外事件时，我们应该了解更多的技术背景知识。 比较器可以用运算放大器代替吗吗？？？？ a) 过零比较器 b) 电压传输特性 在开环或高增益配置中用运算放大器代替比较器是十分常见的，虽然最好是使用专门 优化的比较器，但是用运算放大器代替比较器也是可以的。运算放大器是一种为在负反馈 条件下工作设计的电子器件，设计重点是保证这种配置的稳定性，压摆率和最大带宽等其 迟滞比较器单门限电压比较器虽然有电路简 单、灵敏度高等特点，但其抗干 扰能力差。例如，在单门限电压v中含XX_01中，当比较器的图I有噪声或干扰电压时，其输入和所示，输出电压波形如图XX_01VvV附近出现干扰，由于在==REFthI VvV，导致将时而为，时而为OLOOH比较器输出不稳定。如果用这个v去控制电机，将出现输出电压O频繁的起停现象，这种情况是不允许的。提高抗干扰能力的一种方案是采用迟滞比较器。．电路组成1迟滞比较器是一个具有迟滞回环所示为特性的比较器。图XX_02aXX_01 图反相输入迟滞比较器原理电路，它是在反相输入单门限电压比较 器的基础上引入了正反馈网络，如其传输特性如图XX_02b所示。Vv位置互换，就可组成将与REFI同相输入迟滞比较器。 (a) 2．门限电压的估算 由于比较器中的运放处于开环状态或正反馈状态，因此一般情况vv不下，输出电压与输入电压IO成线性关系，只有在输出电压发生跳变瞬间，集成运放两个输入(b) 端之间的电压才可近似认为等于图XX_02 零，即 （1）或 设运放是理想的并利用叠加原理，则有 （2） word 编辑版． vVVVV和下门限电压的不同值（根据输出电压），可求出上门限电压或TOLOT+–OH分别为 （3） （4） 门限宽度或回差电压为 （5） ，则由式(3)~(5)XX_02a所示，且可求得设电路参数如图 ，和。 3．传输特性 开始讨论。设从，和 vvv增加当由零向正方向增加到接近前，不变。当一直保持IOI vVvVV下跳到下跳到，到略大于。再增加，，则同时使由POLOHOI v保持不变。O vv不变，将始终保持只有当，则若减小，只要oI V。其传输特性如图XX_02b跳到所示。时，才由OH v的变化而改变的。由以上分析可以看出，迟滞比较器的门限电压是随输出电压o它的灵敏度低一些，但抗干扰能力却大大提高了 （此文档部分内容来源于网络，如有侵权请告知删除，文档可自行编辑修改内容，供参考，感谢您的配合和支持） word 编辑版． word 编辑版． 具有带隙结构的迟滞比较器电路设计摘要：基于LED驱动的微功耗DC—DC转换器，针时低压高稳定性的要求设计了一款具有带隙结构的迟滞比较器电路，它的最低输入电压为1．2 V，其核心电路有带隙基准比较器、射极跟随器和迟滞比较嚣。整个电路采用Bipolar工艺设计，利用HSpice软件对所设计的电路进行了仿真与验证。结果表明，迟滞比较器的迟滞电压为8 mV，翻转门限电压随输入电压和温度的变化均很小。 关键词：DC—DC转换器；带隙基准；迟滞比较器；Bipolar 在大多数的便携式产品中，它的显示器几乎都采用LCD，LCD本身不能独立发光，必须要有背光源才能发光，因此LED驱动变得越来越重要。在便携式产品中，它的电源几乎都采用电池供电，电池有镍镉、镍氢、锂离子和碱性电池，镍镉、镍氢、碱性电池的工作电压是1.2V，锂离子工作电压是3．6 V或3．7 V。要驱动串联的几颗LED。上述的几种电源均不能满足要求，所以必须采用升压型的DC—DC驱动LED。 本电路没有设计单一的基准源模块。这是因为它的最低输入电压为1．2 V。如果采用基准源模块的设计方法，要获得一个与温度和电源电压无关的基准源，整个电路的输入电压基本上要超过2 V，不满足设计要求。因此，采用一个自身具有恒定翻转门限的迟滞比较器，实现了基准源和使能比较器的功能。 1 电路设计 1．1 电路功能 迟滞比较器的功能是将反馈电压VFB与内部的门限电压相比较，控制其他模块是否正常工作。当反馈电压VFB比内部上门限电压高时，迟滞比较器的输出将使其他模块不工作；当反馈电压VFB比内部下门限电压高时，迟滞比较器的输出使其他模块正常工作。 1．2 具有带隙结构迟滞比较器的电路原理 带隙基准迟滞比较器由3部分构成(见图1)，带隙基准比较器、射随器和迟滞比较器。工作原理为：输入端与内部的基准门限电压进行比较，当输入端电压超过内部基准门限时，Q12集电极中没有电流流过，即输出电流IOUT为0；当输入端电压低于较低门限时，Q12集电极中有电流流过，即有IOUT流过，从而实现了输出电流IOUT的迟滞控制。1．2．1 带隙基准比较器 图1中左边部分是带隙基准比较器。Q2的发射区面积是Q1的n倍。电流Ic2，Ic1与反馈电压VFB的关系如图2所示。设流过Q1集电极的电流为Ic1流过Q2集电极的电流为Ic2。其工作原理是：当反馈电压VFB较低时，Ic2>Ic1，A点电压比B点电压高；当VFB从低电平逐渐增加时，电流Ic2，Ic1均增加，Ic2曲线斜率比Ic1曲线斜率小；当VFB达到带隙基准比较器的翻转门限时，Ic2=Ic1，A点电压与B点电压相等；当VFB超过带隙基准比较器的翻转门限时，Ic2 One Technology Wa y ? P .O. Box 9106 ? No rwood, MA 02062-9106, U.S.A. ? Tel: 781.329.4700 ? Fax: 781.461.3113 ? https://www.doczj.com/doc/323930012.html, AN-849应用笔记 将运算放大器用作比较器 作者：James Bryant 06125-001 图1 为什么要将运算放大器用作比较器？ ????方便 经济低I B 低V OS 为什么不要将运算放大器用作比较器？ ?速度 ?不便的输入结构?不便的逻辑结构?稳定性/迟滞 简介 比较器是一种带有反相和同相两个输入端以及一个输出端的器件，该输出端的输出电压范围一般在供电的轨到轨之间。运算放大器同样如此。 然而，将运算放大器当作比较器使用却非常吸引人，其中原因有多种。本文余下部分将简要讨论将运算放大器用作比较器可能产生的各种意外后果，并总结其中的原因和注意事项。 不将运算放大器用作比较器的原因也有多种。最重要的原因是速度，不过也有输出电平、稳定性(和迟滞)，以及多种输入结构考虑。以下各节将详细讨论这些因素。 将运算放大器用作比较器的原因有多种。有些属于技术范畴，而有个原因则纯属经济使然。运算放大器不但有单运放封装，同时提供双运放或四运放型号，即将两个或四个运算放大器集成在一个芯片上。这类双核和四核型号比两个或四个独立运算器便宜，而且占用电路板面积更小，进一步节省了成本。尽管将四运放器件中的闲置运算放大器用作比较器而不是单独购买比较器实为经济之举，但这并不符合良好设计规范。 比较器专门针对干净快速的切换而设计，因此其直流参数往往赶不上许多运算放大器。因而，在要求低V OS 、低I B 和宽CMR的应用中，将运算放大器用作比较器可能比较方便。如果高速度非常重要，将运算放大器用作比较器将得不偿失。 比较器具有低偏置电压、高增益和高共模抑制的特点。运算放大器亦是如此。 那么两者之间有何区别呢？比较器拥有逻辑输出端，可显示两个输入端中哪个电位更高。如果其输出端可兼容TTL 或CMOS(许多比较器的确如此)，则比较器的输出始终为正负电源的轨之一，或者在两轨间进行快速变迁。运算放大器有一个模拟输出端，但输出电压通常不靠近两个供电轨，而是位于两者之间。这种器件设计用于各种闭环应用，来自输出端的反馈进入反相输入端。但多数现代运算放大器的输出端可以摆动到供电轨附近。为何不将它们用作比较器呢？ 运算放大器具有高增益、低偏置和高共模抑制的特点。其偏置电流通常低于比较器，而且成本更低。此外，运算放大器一般提供两个或四个一组的封装模式。如果需要三个运算放大器和一个比较器，购买四个运算放大器，使其中之一闲置，然后再单独买一个比较器，这样做似乎毫无意义。 然而，把运算放大器用作比较器时，最好的建议其实非常简单，那就是切勿这样做！ 比较器设计用于开环系统，用于驱动逻辑电路，用于高速工作，即使过载亦是如此。而这些均不是运算放大器的设计用途。运算放大器设计用于闭环系统，用于驱动简单的电阻性或电抗性负载，而且不能过载至饱和状态。 lm339应用电路图集 lm339应用电路图：LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器，该电压比较器的特点是： 失调电压小，典型值为2mV；电源电压范围宽，单电源为2-36V，双电源电压为 ±1V-±18V；对比较信号源的内阻限制较宽；共模范围很大，为0~（Ucc-1.5V）Vo；差动输入电压范围较大，大到可以等于电源电压；输出端电位可灵活方便地选用。 LM339集成块采用C-14型封装，图1为外型及管脚排列图。由于LM339使用灵 活，应用广泛，所以世界上各大IC生产厂、公司竟相推出自己的四比较器，如 IR2339、ANI339、SF339等，它们的参数基本一致，可互换使用。 LM339类似于增益不可调的运算放大器。每个比较器有两个输入端和一个输 出端。两个输入端一个称为同相输入端，用“+”表示，另一个称为反相输入端， 用“-”表示。用作比较两个电压时，任意一个输入端加一个固定电压做参考电 压（也称为门限电平，它可选择LM339输入共模范围的任何一点），另一端加一 个待比较的信号电压。当“+”端电压高于“-”端时，输出管截止，相当于输出 端开路。当“-”端电压高于“+”端时，输出管饱和，相当于输出端接低电位。 两个输入端电压差别大于10mV就能确保输出能从一种状态可靠地转换到另一种 状态，因此，把LM339用在弱信号检测等场合是比较理想的。LM339的输出端相 当于一只不接集电极电阻的晶体三极管，在使用时输出端到正电源一般须接一只 电阻（称为上拉电阻，选3-15K）。选不同阻值的上拉电阻会影响输出端高电位 的值。因为当输出晶体三极管截止时，它的集电极电压基本上取决于上拉电阻与 负载的值。另外，各比较器的输出端允许连接在一起使用。 单限比较器电路 武汉工程大学 课程设计 说明书 课题名称：设计迟滞比较器方波产生电路 专业班级：09测控01 学生学号： 学生姓名：孙良平 学生成绩： 指导教师： 课题工作时间：2011/05/22 至2011/06/30 武汉工程大学教务处 目录 参考文献 (17) 摘要 一般信号是由不同频率，幅度和相位的正弦波叠加而成的。傅里叶分析法与信号系统的频域分析提供了途径。有源滤波放大电路能够从方波信号中提取某一固定频率的正弦信号并放大。有源滤波电路有一个中心频率，中心频率点的信号幅值衰减最少，可以达到滤波的效果。通过迟滞比较器和RC积分电路，可以实现方波信号的产生，再通过带通滤波电路实现该信号频率的提取与放大，最终得到正弦波。 关键字：方波信号；有源滤波电路；迟滞比较器；带通滤波器 Abstract General signal is different frequency, amplitude and the phase of a sine wave stack. Fourier analysis and signal system frequency domain analysis provides way. Active filter and amplification circuit can be extracted from the square wave signal a fixed frequency sine signals and amplification. Active filter circuit has a center frequency, the center frequency signal amplitude attenuation at least, can achieve the effect of the filter. Through the hysteresit comparator and RC integral circuit can realize the square wave signal is produced, again through bandpass filter circuit realize the signal frequency amplifier, the extraction and finally obtained the si wneave. Key words：square signal；Active Filter；Hysteresis Comparator；multiple feedback bandpass filter； 第一章绪论 在现在社会里，人们的生活通过科技的创新而改变。而其中，电子产品的更新换代的速 度也愈来愈快。可以说，电子产品改变人类的生活。虽然，绝大部分电子类产品的原理是复杂的，但是，其基本的原理都是一样的，他们都是对信号进行采集、分析和处理，从而做出相应的处理。可见，信号质量的好坏，很大程度上可以决定一个电子产品是否符合人的需求。 就目前来说，在信号波形的产生与分解这一部分，国内外的技术已日趋成熟，而我通过本文一方面来浅析一下该部分的工作原理；另一方面，也通过课程设计论文来巩固自己所学知识，为以后的工作和学习做好铺垫。 信号波形的产生与滤波电路，是通过两级无限增益巴特沃斯带通滤波器的滤出作用，将方波中特定频率的谐波滤出来。它所要达到的效果是，输入一定幅值、一定频率的方波信号，可在输出端观测到特定的谐波。其核心理论是巴特沃斯带通滤波器的滤波原理及傅里叶变换的基本方法。 设计任务 （1）设计迟滞比较器方波产生电路，频率为10KHz可调 （2）设计一有源滤波器，经滤波电路得到的正弦信号幅度峰峰值为6V以上； 设计目的 综合运用电子技术知识能力和实际动手能力地培养。通过本设计可以达到以下设计目的： 1、全面巩固课堂所学的理论知识 2、熟悉电子产品的初步设计程序和设计内容 3、锻炼学生快速完成一项电子产品的能力电子课程设计-迟滞比较器
运算放大器可以用作比较器
一种用于DCDC变换器中的BiCMOS迟滞比较器电路设计
迟滞比较器
运放与比较器的区别
迟滞比较器
具有带隙结构的迟滞比较器电路设计
将运算放大器用作比较器
单限比较器、迟滞比较器、双限比较器(窗口比较器)
模电课程设计设计迟滞比较器方波产生电路报告样本
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