3分钟教会设计一款滞回比较器！我终于实现了设计自由

知识点：滞回比较器

滞回比较器在日常应用中非常广泛，所谓滞回，字面意思就是等待一段时间再回来，它是相较于普通单限比较器而言的，单限比较器只有一个门限电压，这让它有很高的灵敏度响应，如果输入信号仅仅是高、低电平，那只需要把参考电平设置成高电平的一半，使用单限比较器完全没有问题。但是在一些应用当中，如输入信号是0~5v的模拟电压信号，当输入信号的值在参考的门限电压附近时，就有可能因为输入信号的波动使比较器的输出在短时间内高低电平来回跳变。

为解决这一问题就要用上滞回比较器。本文拿反向输入举例分析其电压传输特性，下面这个电路就是反向输入的滞回比较器。

图1

只需将运算放大器接成正反馈网络。

我们看看它是怎么工作的，运放接成正反馈的时候，虚短不满足，虚断还是成立的。当Vin很小的时候，负输入端小于正输入端，所以Vout输出高电平，此时正输入端的电压（也就是下图中的VTH2）根据虚断可知，VTH2=，电压传输特性为下图的1阶段，当Vin大于VTH2时，Vout跳变成低电平，此时正输入端电压（也就是下图中的VTH1）可求得：VTH1=，当Vin小于VTH1时，Vout跳变成高电平，电压传输特性为下图的2阶段。

图2

如果以上你都清楚，下面我将带大家通过一个实例设计一款滞回比较器。

要求：Vi电压由低到高增大时当超过3V，输出低电平，led灯灭；Vi由高到低减小当低于2V时，输出高电平，led亮。

先来设计比较器部分，由上面的条件可知2个门限电压分别是VTH1 = 2V，VTH2 = 3V。先看一下电路的结构：

图3

     

通过可调电阻R4来模拟输入电压Vi的变化，因为用的是比较器所以上拉电阻R1不可缺少，R5是反馈电阻，这里5V通过R3和R2分压来代替Vref。

下面通过计算确定各个电阻的阻值来满足实际需求。可以分步把上面的电路等效成下面两个电路：

（1）Vout输出高电平

图4

（2）Vout输出低电平

图5

通过观察上面拆分的2个图，R3和R2之间分得的电压应该介于VT1和VT2之间，最好在VT1和VT2的正中间也就是（2+3）/2 = 2.5V，这样R2和R3取相同的阻值就行了，又发现R1不参与图4的计算，所以R2和R3不能取等值。综上R3取10K，R2取12K。图5通过欧姆定律求出R5取15K。再把所有已知的阻值代到图4，求出R1=25K，由于25K电阻不常用，固R1取24.9K。

比较器部分设计完成，后面就是设计后级驱动部分，由于比较器是集电极开路输出，加上上拉电阻后输出电阻很大，带不动负载，所以需要加一级电压跟随器，如下图：

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