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滯回比較器電路設計分析

冬至子 ? 來源:電子科技ROOM ? 作者:ROOMist ? 2023-10-09 11:45 ? 次閱讀

比較器是用于對正負兩端電壓進行比較然后輸出相關邏輯的器件,在比較器的應用電路中,為了避免電壓在某一閾值的抖動,將比較器設計為滯回比較器電路是很常見的。

任選一款比較器進行說明,選擇TI的TLV7011DBVR進行說明,TLV7011DBVR是一款推挽輸出,軌到軌的比較器,由此可知,輸出高為VCC,輸出低為0V,事實上,規格書也會進行規定,實際應用時也應按照規格書的規定進行設計:

圖片

TI的產品規格書上也包含了滯回比較器的設計電路,鑒于此,直接分析此電路,如下:

圖片

可以看到,輸入放到了負極,輸出經R3和R2反饋回到正極,此電路的分析,建議先謹記一個點,當VIN變的足夠高時,輸出必然變低,因此,在VIN變的足夠低時,那輸出應當為高,記住這點,就不難繪出輸出和輸入的變化曲線,如下:

圖片

為了便于了解,先解析波形圖,可以看到,橫軸為VIN,縱軸為VO,而且曲線上帶有箭頭,箭頭所標代表著VIN的走線,可以看到右箭頭走向,代表VIN在0V時,VO為高,隨著VIN增加到VA1時,VO開始變為低,此時繼續隨著VIN的增加,VO保持為低。左箭頭走向代表VIN為無窮值時,VO為低,當VIN降低到VA2時,VO變為高,VIN繼續降低時,VO保持為高。

VA2~VA1被稱為滯回區間,使用滯回電路的優點在于可以避免VIN電壓抖動導致比較器的輸出持續抖動,舉個最簡單的例子:VIN為電池電壓VBAT,比較器一直監視電池電壓,當VBAT放電達到VA2時,輸出由低變高,但是此時VBAT電壓可能受外部負載變化影響,忽高忽低,那就導致比較器輸出不穩定,必然導致檢測邏輯混亂。

分析電路,與輸入輸出特性曲線一樣,電路的分析也應按照VIN的兩種走向分析:

VIN由低走向高時,VO為高,R3相當于被拉至VCC,此時比較器正極電路等效為:

圖片

得:

圖片

當VIN=VA1時,VO將發生反轉,由高變低。

VIN由高走向低時,VO為低,R3相當于被拉至地,此時比較器正極電路等效為:

圖片

得:

圖片

當VIN=VA2時,VO將發生反轉,由低變高,而且VA2必然比VA1小。

事實上,R1是可以直接接外部參考電源的,R2是可以省略的,但是R3必須要連接到輸出,這樣才能將輸出的狀態反饋到輸入,分析電路的邏輯與上述的分析邏輯是一致的,只是代入不同的VCC和電阻值而已。

當VIN接到正極時,可得到相反的滯回曲線,如下電路:

圖片

可以得到如下特性曲線:

圖片

分析邏輯與上述是一致的,使用何種電路是看需要什么樣的輸出邏輯而定的,但是需要記住的是,無論何種滯回比較器,輸出都是反饋回正極輸入端的。

除此之外,一些比較器是開漏輸出的,這意味著比較器無法輸出高電平,此時,可根據需要在輸出端額外增加上拉電阻。

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