滞回比较器的四种应用分析

比较器是一种常用的集成电路，在各种电路中都可以广泛应用，比较器主要是由运放搭建而成，是运放在非线性状态的典型应用。比较器就是当输入电压到达设定的阈值电压时，输出信号就会发生翻转，但是在阈值电压附近的任何微小变化，都会引起输出电压的跃变，所以比较器虽然比较灵敏，但是抗干扰能力差，而滞回比较器具有滞回特性，即具有一定的惯性，因而也就具有一定的抗干扰能力。滞回比较器通常可以分为上行滞回和下行滞回，又分别为有参考电压的和无参考电压的，这期主要围绕滞回比较器的四种应用进行分析!

关键词：滞回比较器;

01上行滞回比较器——不带参考电压

1.1、电路结构图

如图1-1所示，“上行滞回比较器——不带参考电压”的电路图：

图1-1 滞回比较器——不带参考电压电路图

图1-1电路中比较器采用LM339，以5V作为U3A的输入电源，那么输出电压高电平Voh=5V，输出电压低电平为Vol=0V，由于339内部结构，需要使用电阻R2进行上拉处理。

1.2、电路分析

根据运放的“虚短”可以知道：

根据运放的“虚断”可以知道，没有电流流过运放，所以得：

其中已知阈值电压为：

所以输入电压Vin可以根据式(1.2)和式(1.3)为：

当输入电压Vin开始高于阈值电压(但是还没有完全高于)，输出电压为低电平VoL=0V;同理，当输入电压Vin开始低于阈值电压(但是还没有完全低于)，输出电压为高电平VoH=5V，即：

其电压回差(迟滞宽度)为：

代入值，求得电压回差：

1.3、电路仿真分析

将图1-1电路在仿真软件中进行直流分析，仿真设置为图1-2所示：

图 1-2 直流分析

图1-2仿真结果表示，输出电压在输入电压为-0.1V时开始跳变，与分析的电压回差还是有一定的误差程度，还有待继续分析原因!

02下行滞回比较器——不带参考电压

2.1、电路结构图

如图2-1所示，“下行滞回比较器——不带参考电压”的电路图：

图2-1 滞回比较器——不带参考电压电路图

图2-1电路中比较器采用LM339，以5V作为U3A的输入电源，那么输出电压高电平Voh=5V，输出电压低电平为Vol=0V，由于339内部结构，需要使用电阻R2进行上拉处理。

2.2、电路分析

根据运放的“虚短”可以知道：

根据运放的“虚断”可以知道，没有电流流过运放，所以得：

其中已知阈值电压为：

所以输入电压Vin可以根据式(1.9)和式(1.11)为：

当输入电压Vin开始高于阈值电压(但是还没有完全高于)，输出电压为高电平VoH=5V;同理，当输入电压Vin开始低于阈值电压(但是还没有完全低于)，输出电压为低电平VoL=0V，

其电压回差(迟滞宽度)为：

代入值，求得电压回差：

2.3、电路仿真分析

将图2-1电路在仿真软件中进行直流分析，仿真设置为图2-2所示：

图 2-2 直流分析

图2-2仿真结果表示，输出电压在输入电压为0.4V时开始跳变，与分析的电压回差误差程度较低，仿真结果比较正确!

03上行滞回比较器——带参考电压

3.1、电路结构图

如图3-1所示，“上行滞回比较器——带参考电压”的电路图：

图3-1 滞回比较器——带参考电压电路图

图3-1电路中比较器采用LM339，以5V作为U3A的输入电源，那么输出电压高电平Voh=5V，输出电压低电平为Vol=0V，由于339内部结构，需要使用电阻R2进行上拉处理。

3.2、电路分析

根据运放的“虚短”可以知道：

根据运放的“虚断”可以知道，没有电流流过运放，所以得：

其中已知阈值电压为：

所以输入电压Vin可以根据式(1.17)和式(1.19)为：

当输入电压Vin开始高于阈值电压(但是还没有完全高于)，输出电压为低电平VoL=0V;同理，当输入电压Vin开始低于阈值电压(但是还没有完全低于)，输出电压为高电平VoH=5V，

其电压回差(迟滞宽度)为：

代入值，求得电压回差：

3.3、电路仿真分析

将图2-1电路在仿真软件中进行直流分析，仿真设置为图3-2所示：

图 3-2 直流分析

图3-2仿真结果表示，输出电压在输入电压为3.2V时开始跳变，与分析的电压回差误差程度较高，仿真结果有待再分析!

04下行滞回比较器——带参考电压

4.1、电路结构图

如图4-1所示，“下行滞回比较器——带参考电压”的电路图：

图4-1 滞回比较器——带参考电压电路图

图4-1电路中比较器采用LM339，以5V作为U3A的输入电源，那么输出电压高电平Voh=5V，输出电压低电平为Vol=0V，由于339内部结构，需要使用电阻R2进行上拉处理。

4.2、电路分析

根据运放的“虚短”可以知道：

根据运放的“虚断”可以知道，没有电流流过运放，所以得：

其中已知阈值电压为：

所以输入电压Vin可以根据式(1.25)和式(1.27)为：

当输入电压Vin开始高于阈值电压(但是还没有完全高于)，输出电压为高电平VoH=5V;同理，当输入电压Vin开始低于阈值电压(但是还没有完全低于)，输出电压为低电平VoL=0V，

其电压回差(迟滞宽度)为：

代入值，求得电压回差：

4.3、电路仿真分析

将图4-1电路在仿真软件中进行直流分析，仿真设置为图4-2所示：

图 4-2 直流分析

图4-2仿真结果表示，输出电压在输入电压为0.1V时开始跳变，与分析的电压回差误差程度较高，仿真结果还有待分析!