迟滞比较器电路分析

时间:12-09-23 栏目:硬件电路 作者:JH单片机 评论:0 点击: 7,734 次



最近正在构思制作一辆智能小车,刚好在寻迹方面下了一些功夫。常用的是红外对管寻迹,而当中就有比较器的应用。比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路。当然,它有优缺点,不然就不会出现本文说的“迟滞比较器”,那“迟滞比较器”跟单一的比较器又有什么优缺点,这也是本文的重点。PS:好久没写博文,感觉文字生硬好多,咔咔咔:-)郁闷表情怎么跑这来了 囧

无可否认,“迟滞比较器”是我应用在智能小车的第一个例子。电压比较器,如:LM339(四电压比较器)构成单限比较器,制作的红外寻迹电路。 一般来说就没什么问题了。但实际上,如果在输入信号,也就是Uin在设定的门限值中有微小的干扰,输出的电压就会有抖动的现象!

而迟滞比较器,就是给比较器引入一个正反馈,就可以克服上面所说的缺点。看看什么是迟滞比较器。

迟滞比较器是一个具有迟滞回环传输特性的比较器。在反相输入单门限电压比较器的基础上引入正反馈网络,就组成了具有双门限值的反相输入迟滞比较器。由于反馈的作用这种比较器的门限电压是随输出电压的变化而变化的。它的灵敏度低一些,但抗干扰能力却大大提高。

下面第一个图是基本单限比较器电路,而我们熟悉的“施密特”触发器也是迟滞比较器。输入信号Uin,即待比较电压加到同相输入端,在反相输入端接一个参考电压(门限电压值)Ur。当输入电压Uin大于Ur时,输出为高电平U0H。反之,输出为低电平U0L。

上面右边的曲线图是迟滞比较器的传输特性图。从图上不难看出,当输出转换后,只要在门限电压值附近的干扰不大于ΔU的值,那么输出电压的值就将会是稳定的。但是,这就有一个缺点了,它不能分辨两个电压差小于ΔU的两个电压值,也就是说分辨率降低了。而迟滞比较器加有正反馈可以加快比较器的响应速度,同时由于迟滞比较器的正反馈很强,远比电路中的寄生耦合要强得多,所以还可以免除由于电路寄生耦合而产生的自激振荡。

我们知道一个比较器,有门限电压宽度,输入电压,输出电压,上门限和下门限电压等等参数,下面公式可推算

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)]

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]
VT-= [1+(R1/R2)]×VREF}-[(R1/R2)×VOH]

那麽门限宽度为: ΔVT=(R1/R2)×(VOH-VOL)

我们熟悉的LM339是一个四电压比较器,应用范围较广,可构成单限比较器、 迟滞比较器 、双限比较器(窗口比较器) 、振荡器等。还可以组成高压数字逻辑门电路,并可直接与TTL、CMOS电路接口。

下面简单列举它的基本技术参数:

1)电压失调小,一般是2mV;

2)共模范围非常大,为0v到电源电压减1.5v;

3)他对比较信号源的内阻限制很宽;

4)LM339 vcc电压范围宽,单电源为2-36V,双电源电压为±1V-±18V;

5)输出端电位可灵活方便地选用。

6)差动输入电压范围很大,甚至能等于VCC;

 
关于本文作者

爱数电,爱模电;爱单片机,爱嵌入式;爱EDA,也爱DSP; 爱Altium Designer,也爱PCB;爱生活,同时也爱微博…… 一个自动化专业的学生,与志同道合者学习交流!!!

QQ 号码:594420349
腾讯微博:http://t.qq.com/kevin_753

项目合作