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。