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比較器 - 振蕩來自何處?
摘要: 作者:TI專家BruceTrump翻譯:TI信號鏈工程師DavidZhao(趙大偉)比較器是一個簡單的概念-在輸入端對兩個電壓進行比較。輸出為高或者低。因此,在轉換的過程中為什么存在振蕩?當轉換電平緩慢改EETOPTI社區
關鍵詞: 放大器 信號 電源 電路
Abstract:
Key words :

比較器是一個簡單的概念-在輸入端對兩個電壓進行比較。輸出為高或者低。因此,在轉換的過程中為什么存在振蕩?

當轉換電平緩慢改變的時候,這個現象經常會發生。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會引起輸出端的振蕩。即使輸入信號沒有噪聲,比較器本身也會存在噪聲,比如其中的運放就存在噪聲。當輸出突然從一個軌轉變到另外一個軌的時候有時也會引入噪聲,并且會通過電源或者輸出電路反射到輸入端。

無論原因是什么,遲滯通常會是一種解決方案 - 受控正反饋。就像是猛然關斷開關。當你逐漸推動桿的時候,通過中心點的時候將會猛然跳到一個新的位置。假若沒有緩沖的情況下,開關會不停振蕩并且其接觸點將會不停地出現火花。

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

在圖1b中,R1和R2在輸出端形成了一個分壓器 - 正反饋切換門限電壓從而形成遲滯。當一個上升的輸入電壓達到比較電壓時候,Vo的下降沿將使門限電壓移動到一個較低的電壓值,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。遲滯寬度?VT是根據輸入噪聲的大小以及振蕩的傾向來設定的。

如圖2所示,將Vin和VR換接,就會形成一個具有遲滯特性的同相比較器。門限電壓會稍有不同。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。

某些比較器存在開漏(或者開集)輸出。由于輸出電容會減緩輸出電平升高的速率,因此這類比較器在正輸出沿形成遲滯效果有限。在你最需要門限電壓改變的時候,它將僅會帶來很小的門限電壓的改變。同時要意識到,取決于不同的元件值,遲滯網絡也會作為輸出負載,減小輸出電壓的擺幅。

在輸入信號的上升期和下降期,遲滯將會形成不同的門限電壓,在某些應用中這將會是個劣勢。和R2串聯的電容會臨時改變門限電壓的值,也許會有足夠長的時間讓輸入通過有噪聲的門限范圍。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候,你可以嘗試這種方法。一些比較器(比如說TLV3201) 內置了遲滯功能,不再需要外置的電阻。這是通過內部的電路結點實現的,同時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,你可以添加外部電阻。

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