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[嵌入式]模电专题-比较器要不要接正反馈

在模拟电子中,我们经常能看到一些类似于运放的器件,说它类似运放,是因为一般都是用一个三角形的元件符号来表示。有时候电路中会接负反馈,有时候会接正反馈,有时候啥也不接,搞得迷迷糊糊。
今天我们就来研究一下“类似运放”的东西------比较器。

一.直接输出型比较器
顾名思义,比较器是用来比较的。举个简单的例子,看下图
在这里插入图片描述
图中是一个比较器,型号为TLV3501,TI的一款比较器。我们看到,比较器的正输入端直接接地,负输入端有一个Ui信号接进来,Ui是幅值为2的正弦波。VF4为输出。这个电路实现的功能是,当Ui>0时,VF4=J3;当Ui<0时,VF4=J1。J1为比较器的正电源电压,J3为比较器的负电源电压。当输入端Ui输入一个正弦波时,输入与输出的波形如下:

在这里插入图片描述

很清楚的看到,正弦波和0轴比较后,输出端为一个方波。这里我们需要关注一下几个点:
①.比较器的工作电压需要注意,查阅手册可以知道工作电压2.2~5.5V,同时需要关注一下输入端的电平状态。这里比较器的工作电压接的是±2.7V。

在这里插入图片描述

②.如果再深入点讨论,我们上面的电路的比较器,输出端是没有接上拉电阻的,因为这个比较器的内部是集成了推挽输出电路,可以自己输出高低电平。当然你也会看到有些比较器,输出必须要接一个上拉电阻,才能输出高电平,因为它内部是开漏输出的。这个以后讨论。

二.参考电压为0的接正反馈的比较器
原理图
在这里插入图片描述
如上图所示,在比较器的正输入端通过两个反馈电阻进行了正反馈,输入端Ui不变,供电电压不变。然后我们观察一下工作波形。

在这里插入图片描述
简单分析一下上图:比较器的输出端VF5同样是输出正负电源电压2.7V;VF6是通过两个电阻对VF5的分压,此处是±1.8V。这里是个关键了,这个±1.8V就是现在的翻转电压。这里的逻辑是,当输入端Ui>1.8V时,比较器输出-2.7V;当输入端Ui<-1.8时,比较器输出+2.7V。和之前没有接正反馈的电路相比,翻转点已经不是固定的0了,而是变成了两个点,即在-2.7~+2.7V之间,比较器的输出是一个固定值。这样做有什么用呢?最实用的做法就是消抖!来一个杨老师的美图吧,非常直观。

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可以看到,在上图的两个绿线之间产生的毛刺,对输出没有丝毫影响。

对于上述接法,可以作出电压翻转的迟滞回路图,可见,原先相对于y轴进行翻转的,现在变成了一段区间,也叫窗口电压。

在这里插入图片描述

三.参考电压不为0的正反馈接法

在这里插入图片描述

如上图所示,我们将反馈电阻原先接地的位置,增加一个参考电压J4。本例中假设J4的值为0.5V。我们看一下此时的波形

在这里插入图片描述
图中绿色波形为VF8,即反馈电阻接到比较器正输入端的电压,从图中可以看出,VF8的上下两个翻转点已经不对称了,这就是加入了参考电压的效果。

我们可以将上述特例进行归纳,对于上例的延伸,如果增加的参考电压为UREF,比较器的输出高电平为UH(对应于比较器的正电源电压VCC),输出低电平为UL(VEE),两个反馈电阻分别为R1,R2。则电路图如下所示:

在这里插入图片描述

上图中,对于输入信号uI,它有两个翻转电压,分别为UR+和UR-;

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如果比较器的工作电压是正负对称的,则
在这里插入图片描述

其中,UWD表示两个翻转电压之间的宽度,这个也就是窗口电压。
在这里插入图片描述

那么同样可以作出对应的电压翻转的迟滞回路图:
在这里插入图片描述
好了,比较器的基本内容简单分析了一下,主要还是根据模拟大佬杨老师的步伐,还有很多没有分析到的地方,大家可以自行研究。

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加:2022-08-19 19:22:29  更:2022-08-19 19:23:02 
 
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