比較器――振蕩來(lái)自何處？

比較器是一個(gè)簡(jiǎn)單的概念-在輸入端對兩個(gè)電壓進(jìn)行比較。輸出為高或者低。因此，在轉換的過(guò)程中為什么存在振蕩?

當轉換電平緩慢改變的時(shí)候，這個(gè)現象經(jīng)常會(huì )發(fā)生。常常是由于輸入信號存在噪聲，因此在轉換電平附近的輕微波動(dòng)會(huì )引起輸出端的振蕩。即使輸入信號沒(méi)有噪聲，比較器本身也會(huì )存在噪聲，比如其中的運放就存在噪聲。當輸出突然從一個(gè)軌轉變到另外一個(gè)軌的時(shí)候有時(shí)也會(huì )引入噪聲，并且會(huì )通過(guò)電源或者輸出電路反射到輸入端。

無(wú)論原因是什么，遲滯通常會(huì )是一種解決方案 -受控正反饋。就像是猛然關(guān)斷開(kāi)關(guān)。當你逐漸推動(dòng)桿的時(shí)候，通過(guò)中心點(diǎn)的時(shí)候將會(huì )猛然跳到一個(gè)新的位置。假若沒(méi)有緩沖的情況下，開(kāi)關(guān)會(huì )不停振蕩并且其接觸點(diǎn)將會(huì )不停地出現火花。

圖1a給出了比較電壓VR設定在2V的一個(gè)簡(jiǎn)單的比較器。在轉換的過(guò)程中，緩慢上升下降的輸入信號趨向于多次觸發(fā)輸出。

在圖1b中，R1和R2在輸出端形成了一個(gè)分壓器 - 正反饋切換門(mén)限電壓從而形成遲滯。當一個(gè)上升的輸入電壓達到比較電壓時(shí)候，Vo的下降沿將使門(mén)限電壓移動(dòng)到一個(gè)較低的電壓值，從而避免噪聲引起振蕩。

遲滯的幅度是由比較器的輸出電壓擺幅VOH決定的，VOH與電阻分壓器的值相關(guān)。遲滯寬度.VT是根據輸入噪聲的大小以及振蕩的傾向來(lái)設定的。

如圖2所示，將Vin和VR換接，就會(huì )形成一個(gè)具有遲滯特性的同相比較器。門(mén)限電壓會(huì )稍有不同。要保證輸入信號是一致的。在某些電路中，輸出電平形成的反饋會(huì )對輸入信號源引入干擾，從而形成振鈴和更多的振蕩。

某些比較器存在開(kāi)漏(或者開(kāi)集)輸出。由于輸出電容會(huì )減緩輸出電平升高的速率，因此這類(lèi)比較器在正輸出沿形成遲滯效果有限。在你最需要門(mén)限電壓改變的時(shí)候，它將僅會(huì )帶來(lái)很小的門(mén)限電壓的改變。同時(shí)要意識到，取決于不同的元件值，遲滯網(wǎng)絡(luò )也會(huì )作為輸出負載，減小輸出電壓的擺幅。

在輸入信號的上升期和下降期，遲滯將會(huì )形成不同的門(mén)限電壓，在某些應用中這將會(huì )是個(gè)劣勢。和R2串聯(lián)的電容會(huì )臨時(shí)改變門(mén)限電壓的值，也許會(huì )有足夠長(cháng)的時(shí)間讓輸入通過(guò)有噪聲的門(mén)限范圍。如果碰到輸入變化極其緩慢，例如電池電壓，這種方案就行不通。當輸入信號變化速率足夠快的時(shí)候，你可以嘗試這種方法。一些比較器(比如說(shuō)TLV3201) 內置了遲滯功能，不再需要外置的電阻。這是通過(guò)內部的電路結點(diǎn)實(shí)現的，同時(shí)使輸入和輸出不受電路的影響。對于大多數電路而言，這些器件的遲滯電壓帶是有效的。如果需要的話(huà)，你可以添加外部電阻。

運算放大器能被用作比較器嗎?有時(shí)候是可以的。