窗口比较器电路设计

微弱世界

于 2024-10-22 08:42:22 发布

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分类专栏：基础电路设计文章标签：窗口比较器

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1 简介

该电路采用了两个并联的比较器来确定信号是否介于两个参考电压之间。如果信号处于窗口范围内，则输出高电平。如果信号电平超出窗口范围，则输出低电平。在该设计中，参考电压由带分压器的单电源生成。

2 设计目标

2.1 输入

$V_{iMin}=0V$
$V_{iMax}=5V$

2.2 输出

$V_{oMin}=0V$
$V_{oMax}=36V$

2.3 电源

$V_{cc}=5V$
$V_{ee}=0V$
$V_{ref}=2.5V$

2.4 阈值

$V_{L}=1.66V$
$V_{H}=3.33V$

2.5 阈值上下比率

$2$

3 电路设计

根据设计目标，最终设计的电路结构和参数如下图：

注意事项：

输入不应超过比较器的共模限制
如果使用了上拉电压，则 R p 应作相应调整，防止大量电流消耗。TLV1701 最高可支持 36V 的上拉电压
比较器必须为漏极开路或集电极开路才能进行 OR 运算输出

4 设计计算

确定上限 (VH) 和下限 (VL) 窗口电压

$V_{H}=V_{cc}*\frac{R_{1}+R_{2}}{R_{1}+R_{2}+R_{3}}=3.33V$

$V_{L}=V_{cc}*\frac{R_{1}}{R_{1}+R_{2}+R_{3}}=1.66V$

$\frac{V_{H}}{V_{L}}=1+\frac{R_{2}}{R_{1}}=\frac{3.33}{1.66}=2=>R_{1}=R_{2}=10k\Omega$

选择电阻值来达到所需的窗口电压

$R_{3}=\frac{R_{1}*V_{cc}}{V_{L}}-R_{1}-R_{2}=\frac{10k*5V}{1.66}-20k=10.12k$

5 电路仿真

时域仿真：

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