迟滞比较器分析

迟滞比较器

概要

迟滞比较器有同相迟滞比较器和反向迟滞比较器之分，使用迟滞比较器的原因是在比较阈值附近处存在噪声、信号变化或缓慢移动的信号的情况下，可以在输出端观察到不良转换信号，设置上限和下限迟滞阈值可消除这些不良输出转换。

反相迟滞比较器

反向迟滞比较器在模拟输入低于所选阈值时，输出为高电平，模拟输入高于所选阈值时为低电平，如下图所示。

反向迟滞比较器的原理图如下：

导出VH的计算公式，假设当Vi<VL时，Vo切换为高电平，此时，R1和R3是并联的。如下图所示：

对于推挽式输出的运放：
$$VH=Vcc\times \frac{R2}{(R1||R3)+R2}$$
如果使用的比较器具有集电极开路输出级或者漏极开路。则上拉电阻与Rpu与R3串联，如果Vcc=Vpu，下式成立：
$$VH=Vcc\times \frac{R2}{[R1||（R3+Rpu）]+R2}$$

导出VL的计算公式，假设当Vi>VH时，Vo切换为低电平，此时，R2和R3是并联的。如下图所示：

$$VL=Vcc\times \frac{R2||R3}{(R2||R3)+R1}$$

同相迟滞比较器

同向迟滞比较器在模拟输入低于所选阈值时，输出为低电平，模拟输入高于所选阈值时为高电平，如下图所示。
同向迟滞比较器的原理图如下：

导出VH的计算公式，将同相引脚上的电压设置为VTH。如下图所示：
$$VH=R3\times \frac{VTH}{R4}+VTH$$
导出VL的计算公式，将同相引脚上的电压设置为VTH。如下图所示：

对于推挽输出
$$VL=\frac{VTH\times （R3+R4）-Vcc\times R3}{R4}$$
如果使用的比较器具有集电极开路输出级或者漏极开路。则上拉电阻与Rpu与R3和R4串联，如果Vcc=Vpu，下式成立：
$$VL=\frac{VTH\times （Rpu+R4+R3）-Vcc\times R3}{R4+Rpu}$$

小结

迟滞阈值电压的精度与电路中使用的电阻器的容差、所选比较器的输入偏移电压规格以及已经应用到器件的任何内部迟滞相关。
CMOS运放输入偏置电流非常低，可以选取高阻值电阻。