回滞电压比较器

简单电压比较器虽然简单，但它的缺点也非常明显，主要是抗干扰能力差。当输入信号有干扰时，输出的状态可能随干扰翻转，导致比较器工作不稳定。图4 − 4 − 5就是过零比较器的输入端有干扰时的输出波形。为了提高抗干扰能力，可采用具有滞回特性的比较器。

常用的滞回电压比较器原理图如图4 − 4 − 6（a）所示，图中将输出信号反馈到同相输入端构成一个正反馈闭环系统，该电路是一种典型的由运放构成的双稳态触发器，又称施密特触发器。

图4 − 4 − 5 输入信号有干扰时过零比较器的输入输出波形

图4 − 4 − 6 滞回电压比较器

（a）电路；（b）电压传输特性

因为集成运放具有很高的开环电压增益，所以同相输入端（ + ）与反向输入端（－）只需很小的电压（约 1mV± ），就能使输出端的电压接近于电源电压。因此，电路一旦接通，输出端就会处于高电位UOH ，或处于低电位UOL。其工作原理分析如下：

（1）设输出端处在高电平UOH状态，则经R1、R2分压后，反馈电压

只要输入电压ui＜UT+，输出端就能始终保持在高电平UOH状态（稳态之一）。只有当ui＞UT+时，才能使输出端由高电平UOH跳变到低电平UOL。通常UT+称为上门限电压或关闭电压。

（2）设输出端处在低电平UOL状态，则经R1、R2分压后，反馈电压uf为

只要输入电压ui＞UT−，输出端就能始终保持在低电平UOL状态（稳态之一）。只有当ui＜UT−时，才能使输出端由低电平UOL跳变到高电平UOH。通常UT−称为下门限电压或开启电压。

两个门限电压的差称为门限宽度或回差电压，用 UΔT表示，即：

ΔU T=UT+−UT− 　 （4 − 4 − 3）

门限宽度决定电路抗干扰的能力。滞回电压比较器的传输特性如图4 − 4 − 6（b）所示。

这样在输入端存在干扰时，滞回电压比较器就能利用它的滞回特性来克服干扰带来的影响，如图4 − 4 − 7所示。

图4 − 4 − 7 输入信号有干扰时滞回电压比较器的输入输出波形

【例4 − 4 − 1】指出图4 − 4 − 8中各电路属于何种类型的比较器，并画出相应的传输特性。设集成运放UOH=12V，UOL=−12V，各稳压管的稳压值UZ=6V，DZ和D的正向导通压降UD=0.7V。

图4 − 4 − 8 例4 − 4 − 1的图

解：图4 − 4 − 8（a）中，因为i+=i−≈0，求得

而u−≈0，即当u+＞0，即ui＞−7.5V时，输出高电平U′OH=UZ=6V；

当u+＜0，即ui＞−7.5V时，输出低电平U′OL=−UD=−0.7V。

其电路传输特性如图4 − 4 − 9（a）所示。可见，图4 − 4 − 8（a）是一个同相简单电压比较器。

图 4 − 4 − 8（b）中，因为u+≈0，当ui＞0，uo＜0时，稳压管工作在稳压区，uo=−UZ=−6V；当ui＞0，uo＞0时，稳压管正向导通，uo=0.7V。电路的传输特性如图4 − 4 − 9（b）所示。可见，图4 − 4 − 8（b）是一个由稳压管作反馈环节而形成的比较器。

图4 − 4 − 8（c）中，设比较器的输出电压处于高电平，即uo=UOH=12V。此时二极管截止，u+=UR=9V，只要ui＜9V，输出电压一直保持在+12V 。只有ui＞9V时，输出电压才出现跳变，由高电平变为低电平。

图4 − 4 − 9 电路的传输特性

设输出端处在低电平状态，uo=UOL=−12V，此时二极管正向导通，二极管上的压降为UD=0.7V，此时

经整理，得：

u+= 2.2V

即只要ui＞2.2V，输出电压一直保持在 12V− ，只有当输入电压下降到ui＜2.2V时，此时输出端电压跳变为高电平，uo=UOH=12V。

电路的传输特性如图4 − 4 − 9（c）所示。可见，图4 − 4 − 8（c）是一个具有滞回特性的电压比较器。