滯回比較器----也叫施密特觸發(fā)器

要想搞清楚什么是滯回比較器，我們先得認(rèn)識(shí)一個(gè)概念：閾值

例如在夏天，如果天氣很熱，我們?cè)诩依锞徒?jīng)常要開(kāi)空調(diào)，假設(shè)我們把空調(diào)開(kāi)到26度，則當(dāng)室內(nèi)溫度高于26度時(shí)，空調(diào)就會(huì)自動(dòng)制冷，當(dāng)溫度小于26度時(shí)，空調(diào)就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。那么這個(gè)26度，就是空調(diào)此時(shí)工作狀態(tài)的一個(gè)閾值，當(dāng)室內(nèi)溫度大于這個(gè)閾值時(shí)，觸發(fā)制冷動(dòng)作，當(dāng)室內(nèi)溫度小于這個(gè)閾值時(shí)，觸發(fā)關(guān)閉動(dòng)作。也就相當(dāng)于大于這個(gè)值時(shí)，觸發(fā)一種動(dòng)作，小于這個(gè)值時(shí)，又觸發(fā)另一種動(dòng)作，而這個(gè)值，就稱(chēng)為閾值。如果你覺(jué)得空調(diào)這樣設(shè)計(jì)就對(duì)了，那你就是跟我一樣，這只是我們普通人的想法，但工程師在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，他是不可能這么設(shè)計(jì)的，因?yàn)榇藭r(shí)只有一個(gè)閾值 ，那么當(dāng)室溫大于26度，空調(diào)打開(kāi)，室溫小于26度，空調(diào)又會(huì)關(guān)閉，那么就很可能在很短的時(shí)間內(nèi)，空調(diào)會(huì)在不停的打開(kāi)和關(guān)閉，這是我們都是不愿意看到的。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們就要引入雙閾值的概念。例如，當(dāng)用戶(hù)把空調(diào)開(kāi)到26度時(shí)，我們就把空調(diào)設(shè)計(jì)成室溫達(dá)到28度時(shí)再制冷，室溫小于26度時(shí)再關(guān)閉，室溫在26度到28度的范圍內(nèi)空調(diào)保持原來(lái)的狀態(tài)不變，如果原來(lái)它制冷仍繼續(xù)制冷，如果它原來(lái)關(guān)閉仍然關(guān)閉，只有當(dāng)室溫小于26度才觸發(fā)關(guān)閉動(dòng)作，或室溫大于28度才觸發(fā)制冷動(dòng)作。這樣空調(diào)就不用頻繁地去開(kāi)和關(guān)，這樣是不是更節(jié)能，是不是也就更貼近我們的生活需要呢？那么這個(gè)26度和28度就都成為了此時(shí)空調(diào)工作狀態(tài)的閾值，這就是雙閾值，一個(gè)閾值大，一個(gè)閾值小。

實(shí)際上一般在一個(gè)模擬量輸入的情況下，很多都是做雙閾值來(lái)解決，就象水箱的水位高度，室內(nèi)設(shè)定的一個(gè)溫度等都是一個(gè)模擬量。而通過(guò)滯回比較器我們就能比較容易地去實(shí)現(xiàn)雙閾值的控制和計(jì)算。滯回比較器的思想就是當(dāng)輸入信號(hào)高于它的高閾值時(shí)，比較器的輸出電平發(fā)生翻轉(zhuǎn)，當(dāng)輸入信號(hào)低于它的低閾值時(shí)，比較器的輸出電平信號(hào)也發(fā)生翻轉(zhuǎn)，當(dāng)輸入信號(hào)界于它的高閾值與低閾值之間時(shí)，比較器的輸出電平狀態(tài)保持不變，起到抗干擾的作用。

滯回比較器在電路中使用正反饋，運(yùn)放處于非線性狀態(tài)。下面我們就來(lái)推導(dǎo)一下滯回比較器閾值的計(jì)算公式。

1.沒(méi)有參考電壓的滯回比較器，如下圖1所示：

沒(méi)有參考電壓，則參考電壓U+由輸出電壓Uo決定，我們假設(shè)比較器能輸出的最大電壓為Uom,最低電壓為-Uom,且輸入信號(hào)Ui是由無(wú)窮小慢慢變大，我們假設(shè)Ui為無(wú)窮小慢慢變大的目的是讓Ui開(kāi)始時(shí)小于U+,根據(jù)比較器的輸出特性，當(dāng)同相端的電壓大于反相端的電壓時(shí)，Uo輸出為高電平即：

Uo = Uom

再根據(jù)理想運(yùn)放“虛斷”的特性，可算出U+的電壓為：

當(dāng)Ui逐漸增大，當(dāng)它增大到大于U+時(shí)，根據(jù)比較器的特性，當(dāng)同相端電壓小于反相端電壓時(shí)，Uo輸出為低電平，即Uo = - Uom

根據(jù)理想運(yùn)放“虛斷”的特性，我們同樣可以算出此時(shí)U+的電壓為：



這樣，我們就可以畫(huà)出它的電壓傳輸特性如圖2：



由此我們就得到滯回比較器的兩個(gè)參考電壓（閾值電壓）UH ，UL且UH > UL

當(dāng)Ui從無(wú)窮小一直增大到UH時(shí)，Uo輸出一直是Uom，當(dāng)Ui只有大于UH時(shí)，輸出電壓Uo由Uom跳變到-Uom

當(dāng)Ui從無(wú)窮大一直減小到UL時(shí)，Uo輸出一直是 -Uom，當(dāng)Ui只有小于UL時(shí)，輸出電壓Uo由 -Uom跳變到Uom

當(dāng)Ui的值界于UL和UH之間時(shí)，Uo的電壓保持原來(lái)原有的狀態(tài)不變

我們分別稱(chēng)UH和UL為滯回比較器的上下門(mén)限電壓，稱(chēng)(UH-UL)為回差或門(mén)限寬度

這就是滯回比較器的電壓傳輸特性。

2.有參考電壓的滯回比較器，如下圖3所示

我們也假設(shè)Ui從無(wú)窮小慢慢增大，比較器能輸出的最大電壓為Uom，最小電壓為-Uom

根據(jù)理想運(yùn)放的“虛斷”特性，可列出以下方程：

由此我們可以看出滯回比較器為什么有兩個(gè)閾值，是因?yàn)樗妮敵龆擞袃煞N狀態(tài)，那么對(duì)應(yīng)它的同相端就有兩個(gè)閾值。

我們把U+的較小的值設(shè)為UL,較大的值為UH, 由此我們可以畫(huà)出它的電壓傳輸特性：

具體分析方法與無(wú)參考電壓方式相同。