滞回比较电路优化设计

单门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，图8.2.8所示单门限电压比较器，当uI中含有噪声或干扰电压时，其输入和输出电压波形如图8.2.9所示。由于在uI= UT= UREF附近出现干扰，uO将时而为UOH，时而为UOL，导致比较器输出不稳定。如果用这个输出电压uO去控制电机，将出现频繁的启停现象，这种情况是不允许的。提高抗干扰能力的一种方案是采用迟滞比较器。

图8.2.8　同相输入单门限电压比较器

图8.2.9　单门限电压比较器在uI中包含有 干扰电压时的输出电压uO波形

8.2.3.1　电路组成

图8.2.10　滞回比较电路

滞回比较电路是一个具有滞回传输特性的比较电路，如图8.2.10所示。滞回比较电路在同相输入端引入了正反馈。由于正反馈的作用，这种比较电路的阈值电压是随输出电压的变化而改变的，因而电路的灵敏度低一点，但抗干扰能力却提高了很多。

8.2.3.2　阈值电压的估算

从集成运放输出端的限幅电路可以看出，uO=±UZ。集成运放反相输入端电位uN=uI，同相输入端电位为

当uN=uP时，求出的uI就是阈值电压，因此得出

上门限电压UT+和下门限电压TU-分别为：

8.2.3.3　电压传输特性(www.xing528.com)

当uI由一个无穷小量向正方向增加到接近UT+前，uO一直保持uO=+UZ不变。当uI增加到略大于UT+时，uO由+UZ下跳到-UZ，同时使uP下跳到UT-；uI再增加，uO保持uO=-UZ不变。其传输特性如图8.2.11（a）所示。

若减小uI，只要uI＞uP=-UZ，则uO将始终保持-UZ不变；只有当uI＜UT-时，uO才由-UZ跳变到+UZ，其传输特性如图8.2.11（b）所示。把图8.2.11（a）和8.2.11（b）的传输特性结合在一起，就构成了如图8.2.11（c）所示的完整的传输特性。

图8.2.11　反相输入迟滞比较器的传输特性

8.2.3.4　加了参考电压的滞回比较电路

为使滞回比较电路的电压传输特性曲线向左或向右平移，需将两个阈值电压叠加相同的正电压或负电压。把R1的接地端接参考电压UREF，可达到此目的，如图8.2.12所示。

图8.2.12　加了参考电压的滞回比较电路

根据叠加定理得图中同相输入端的电位为

令uN=uP，求出的uI就是阈值电压，因此得出

两式中第一项是曲线在横轴左移或右移的距离，当UREF＞0V 时，图8.2.12（a）中所示电路的电压传输特性如图8.2.12（b）所示，改变UREF的极性即可改变曲线平移的方向。

通过对上述几种电压比较器的分析，可得出如下结论：

（1）电压比较器通常工作在开环或正反馈状态，运放工作在非线性区，其输出电压只有高电平UOH和低电平UOL两种情况，所以“虚断”“虚短”不再成立。

（2）一般用电压传输特性来描述输出电压与输入电压的函数关系。

（3）电压传输特性的三个要素是输出电压的高电平UOH和低电平UOL、门限电压和输出电压的跳变方向。令uP= uN所求出的uI就是阈值电压；uO等于门限电压时，输出电压的跳变方向取决于输入电压作用于同相输入端还是反相输入端。