滞回电压比较器简介与应用

对于单限电压比较器，虽然有电路简单、灵敏度高等特点，但其抗干扰能力差。例如，在单门限电压比较器输入中含有噪声或干扰电压时，即如果输入电压在门限附近有微小的干扰，输出将时而为高，时而为低，就会导致状态翻转使比较器输出电压不稳定而出现错误阶跃，导致比较器输出不稳定。如果用这个输出电压去控制电动机，将出现频繁的起停现象，这种情况是不允许的。为了克服这一缺点，提高抗干扰能力的一种方案是采用滞回电压比较器。

常将比较器的输出电压通过反馈网络加到同相输入端，形成正反馈，通常将此电路称为反相输入滞回电压比较器，也称反相输入施密特触发器。滞回电压比较器是一个具有迟滞回环特性的比较器。图9-18所示为反相输入滞回电压比较器原理电路，它是在反相输入单门限电压比较器的基础上引入了正反馈网络，如将u_I与U_R位置互换，就可组成同相输入滞回电压比较器。

图9-18是带有正反馈的滞回电压比较器。正反馈的作用是加速输出电压的跳变，并使得电压传输特性具有滞环。图中u_I为输入电压，U_R为参考电压，U_R≥0V，双向稳压管起限幅作用，它使输出电压的正、负向最大值限制为±U_Z。现具体分析如下。

图9-18 带正反馈的滞回电压比较器（施密特触发器）

1.阈值电压

电压比较电路的输出电压发生跳变的临界条件是u-≈u+。由图9-18列出

u_-≈u_i

运用叠加原理得

设u_o=U_Z，即u₊＞u_-，则

当u_i＞U_th1时，输出电压翻转为u_o=-U_Z。若u_o=-U_Z，即u₊＜u_-，则(www.xing528.com)

当u_i＜U_th2时，输出电压翻转为u_o=+U_Z。注意：这种电压比较电路出现了两个阈值电压：U_th2＜U_th1。U_th1为上门限电压，U_th2为下门限电压，两个门限电压的差值ΔU=U_th1-U_th2称为回差电压。回差电压ΔU越大，电路的抗干扰能力越强。

2.分析输出电压与输入电压之间的关系

【例9-6】若给定上述滞回电压比较器的元器件参数如图9-19a所示，并令U_R=0V，试绘出电路的电压传输特性图。

图9-19 带正反馈的迟滞型比较器（施密特触发器）

a）电路图 b）电压传输特性

解：将电路中的电阻数值代入式（9-19）、式（9-20），计算得

图9-19a电路中的集成运放为反相输入，当u_-＜u₊，u_O为高电平6V。当uI逐渐增大到使u_-=u₊=U_th2=+2V时，u_O跳变为低电平-6V。由于阈值电压U_th2=+2V，故u_I小于2V之前，u_O保持为高电平6V。此后，如果u_I从2V再继续升高，u_O=-6V将维持不变。因这是u_I逐渐增大时u_O与u_I之间的关系，故称为电压传输特性的正向部分。

u-＞u+时，则uO为-6V。当uI从足够大的正值逐渐减小至u_-=u₊=U_th1=-2V时，u_O由低电平-6V跳变为高电平+6V。此后即使u_I再继续下降，u_O将维持此高电平不变。这是u_I逐渐减小时u_O与u_I之间的关系，故是电压传输特性的反向部分。

可画出这种比较电路的电压传输特性，如图9-19b所示。