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)識一個概念：閾值

例如在夏天，如果天氣很熱，我們在家里就經(jīng)常要開空調(diào)，假設(shè)我們把空調(diào)開到26度，則當(dāng)室內(nèi)溫度高于26度時，空調(diào)就會自動制冷，當(dāng)溫度小于26度時，空調(diào)就會自動關(guān)閉。那么這個26度，就是空調(diào)此時工作狀態(tài)的一個閾值，當(dāng)室內(nèi)溫度大于這個閾值時，觸發(fā)制冷動作，當(dāng)室內(nèi)溫度小于這個閾值時，觸發(fā)關(guān)閉動作。也就相當(dāng)于大于這個值時，觸發(fā)一種動作，小于這個值時，又觸發(fā)另一種動作，而這個值，就稱為閾值。如果你覺得空調(diào)這樣設(shè)計就對了，那你就是跟我一樣，這只是我們普通人的想法，但工程師在實際的設(shè)計過程中，他是不可能這么設(shè)計的，因為此時只有一個閾值 ，那么當(dāng)室溫大于26度，空調(diào)打開，室溫小于26度，空調(diào)又會關(guān)閉，那么就很可能在很短的時間內(nèi)，空調(diào)會在不停的打開和關(guān)閉，這是我們都是不愿意看到的。為了解決這個問題，我們就要引入雙閾值的概念。例如，當(dāng)用戶把空調(diào)開到26度時，我們就把空調(diào)設(shè)計成室溫達到28度時再制冷，室溫小于26度時再關(guān)閉，室溫在26度到28度的范圍內(nèi)空調(diào)保持原來的狀態(tài)不變，如果原來它制冷仍繼續(xù)制冷，如果它原來關(guān)閉仍然關(guān)閉，只有當(dāng)室溫小于26度才觸發(fā)關(guān)閉動作，或室溫大于28度才觸發(fā)制冷動作。這樣空調(diào)就不用頻繁地去開和關(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26度和28度就都成為了此時空調(diào)工作狀態(tài)的閾值，這就是雙閾值，一個閾值大，一個閾值小。

實際上一般在一個模擬量輸入的情況下，很多都是做雙閾值來解決，就象水箱的水位高度，室內(nèi)設(shè)定的一個溫度等都是一個模擬量。而通過滯回比較器我們就能比較容易地去實現(xiàn)雙閾值的控制和計算。滯回比較器的思想就是當(dāng)輸入信號高于它的高閾值時，比較器的輸出電平發(fā)生翻轉(zhuǎn)，當(dāng)輸入信號低于它的低閾值時，比較器的輸出電平信號也發(fā)生翻轉(zhuǎn)，當(dāng)輸入信號界于它的高閾值與低閾值之間時，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，運放處于非線性狀態(tài)。下面我們就來推導(dǎo)一下滯回比較器閾值的計算公式。

1.沒有參考電壓的滯回比較器，如下圖1所示：

沒有參考電壓，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Ui是由無窮小慢慢變大，我們假設(shè)Ui為無窮小慢慢變大的目的是讓Ui開始時小于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，Uo輸出為高電平即：

Uo = Uom

再根據(jù)理想運放“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，根據(jù)比較器的特性，當(dāng)同相端電壓小于反相端電壓時，Uo輸出為低電平，即Uo = - Uom

根據(jù)理想運放“虛斷”的特性，我們同樣可以算出此時U+的電壓為：



這樣，我們就可以畫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參考電壓（閾值電壓）UH ，UL且UH > UL

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

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

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

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

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閾值，是因為它的輸出端有兩種狀態(tài)，那么對應(yīng)它的同相端就有兩個閾值。

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

具體分析方法與無參考電壓方式相同。