滯回比較器計算公式

運放應(yīng)用于比例運算時，處于深度負反饋狀態(tài)，虛短條件始終成立，不用特別關(guān)注開環(huán)放大倍數(shù);而運放構(gòu)成滯回比較器時，處于正反饋工作狀態(tài)，正是利用了開環(huán)放大倍數(shù)很大的特點，使運放在最大輸出和最小輸出之間躍變。正反饋是一個加速過程，將使輸出邊沿變得陡峭。滯回比較器也稱遲滯比較器，它的傳輸特性曲線類似交流鐵心線圈中鐵心被磁化而呈現(xiàn)的磁滯回線，和數(shù)字電路中由門電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器有相同的作用，可用于波形整形、變換、發(fā)生及消除輸入信號中干擾，是很有用的電路。先從比較參考電位為零電位的電路開始了解，如圖一所示。

圖一同相端引入?yún)⒖剂泓c的滯回比較器

圖一所示滯回比較器中，輸入信號經(jīng)電阻R3接入反相端，參考零點經(jīng)R1接至同相端。輸出Uo經(jīng)R2連接到同相端，形成正反饋網(wǎng)絡(luò)。其輸出躍變發(fā)生在Up=Un時刻，此時輸入Ui對應(yīng)的值就是閾值。因輸出有±Uz兩種值，在正反饋作用下，就有兩個閾值，從Ui增加方向看，是一個閾值為Ut+的比較器;從Ui減小方向看，是一個閾值為Ut-的比較器。該電路的本質(zhì)是輸出躍變瞬間，比較器閾值也隨之改變。

Uo=+Uz時，Up=R1/(R1+R2)*Uz ;在Ui=Un=Up且增大時，發(fā)生負向躍變,對應(yīng)的閾值Ut+=R1/(R1+R2)*Uz;

Uo=-Uz時，Up=-R1/(R1+R2)*Uz;在Ui=Un=Up且減小時,發(fā)生正向躍變,對應(yīng)閾值Ut- = -R1/(R1+R2)*Uz ;

該滯回比較器的傳輸特性如圖一右側(cè)所示。應(yīng)用圖一所示滯回比較器，當使輸入Ui隨時間自動遞增和遞減時，比較器輸出就會在兩個閾值點不斷躍變，就能構(gòu)成一個方波發(fā)生器，如圖二所示。

圖二方波發(fā)生器

該方波發(fā)生器由圖一比較器加R1C反饋延時網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。輸出Uo經(jīng)電阻R1引至反相端，比較器輸入信號取自與R1串聯(lián)的電容C,使輸出影響輸入，輸入又反過來影響輸出，如此反復(fù)不斷。又因電容充放電為同一回路，就形成了占空比為50%的方波,方波周期T=2R1C*ln(1+2R2/R3);

圖三反相端接參考零點的滯回比較器

圖三為另一種基本滯回比較器，與圖一比較器不同的是，圖三的反相端接參考零點，輸入信號經(jīng)電阻R2進入同相端;Up=Un=0時的輸入Ui即為閾值，可通過疊加原理計算Up,進而得到這種滯回比較器的兩個閾值Ut1、Ut2 。

當Uo=+Uz時：

Up=R2/(R2+R3)*Uz+R3/(R2+R3)*

Ui ;

Up=0時的Ui值即為閾值Ut1,

Ut1=-R2/R3*Uz ;

當Uo=-Uz時：

Up=-R2/(R2+R3)*Uz+R3/(R2+R3)*

Ui ;

Up=0時的Ui值為此時的閾值Ut2 ,

Ut2=R2/R3*Uz 。

該比較器的傳輸特性曲線如圖三右側(cè)所示。將該比較器和積分電路進行連接，可構(gòu)成三角波發(fā)生器，如圖四所示。

圖四三角波發(fā)生器

圖四所示三角波發(fā)生器，由兩個運放單元組成，A1構(gòu)成滯回比較器，其反相端接參考零點;A2構(gòu)成積分器，積分器的線性輸岀Uo引回至比較器的輸入端Ui，即Ui=Uo，使滯回比較器自激振蕩產(chǎn)生方波，方波提供給積分器，從而產(chǎn)生三角波。

三角波周期為：T=(4R2*R5*C)/R3;三角波幅度為：Uom=±R2/R3*Uz，Uz為穩(wěn)壓管的限幅輸出。

從上面公式可看出，改變R5或C可改變周期(頻率);而改變R2和R3的比值，既改變了幅度，也改變了三角波的頻率。實際應(yīng)用該電路時，應(yīng)先調(diào)節(jié)R2或R3使幅值滿足要求，然后再調(diào)節(jié)R5或C使頻率(周期)滿足要求。

圖一和圖三的傳輸特性曲線是關(guān)于原點對稱的，當需要滯回區(qū)域可移動，以滿足不同需求時，可在運放的輸入端引入?yún)⒖茧娢?a href="http://m.sdkjxy.cn/v/tag/3668/" target="_blank">Vref，使滯回區(qū)域在水平方向移動，如圖五所示。