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如何计算下行滞回比较器的迟滞宽度

CHANBAEK 来源:小陈是个工程师 作者:xiaoxiaodawei 2023-01-12 16:18 次阅读

这一期计算下行滞回比较器——带参考电压的迟滞宽度,采用两种方法,第一是基于“虚短虚断”理论的理论分析方法,第二种是电路分析法来计算,两种各不相同。

关键词:下行滞回比较器;迟滞宽度;

01电路结构图

如图1-1所示,“下行滞回比较器——带参考电压”的电路图:

poYBAGO_wgOAPtnoAADECcRLets877.jpg

图1-1 滞回比较器——带参考电压电路图

图1-1电路中比较器采用LM339,以5V作为U3A的输入电源,那么输出电压高电平Voh=5V,输出电压低电平为Vol=0V,由于339内部结构,需要使用电阻R2进行上拉处理。

02电路分析方法1

根据运放的“虚短”可以知道:

pYYBAGO_wgOAbJfuAAACXa47WLk194.jpg

根据运放的“虚断”可以知道,没有电流流过运放,所以得:

poYBAGO_wgOAG0TlAAAEUxVJFTE862.jpg

其中已知阈值电压为:

pYYBAGO_wgOAB7LVAAAC8-Ft7Fk358.jpg

所以输入电压Vin可以根据式(1.1)和式(1.3)为:

pYYBAGO_wgOAIrvaAAAFPWqTtSg602.jpg

当输入电压Vin高于阈值电压,输出电压为高电平VoH=5V;同理,当输入电压Vin低于阈值电压,输出电压为低电平VoL=0V,即:

pYYBAGO_wgOAO-vjAAAJISrW60I487.jpg

其电压回差(迟滞宽度)为:

poYBAGO_wgOAQW0dAAAFukF9Y8s847.jpg

代入值,求得电压回差:

pYYBAGO_wgOAEH9AAAAD1tpa3Xs605.jpg

当电源V1为5V时,节点2处的电压为:

pYYBAGO_wgOAPgAdAAAFH-qIqdg997.jpg

V1所在支路的电阻之后为:

poYBAGO_wgOAUPTLAAAEirAgiWY094.jpg

其中将电阻R2和电阻R3合并可得:

poYBAGO_wgOADE-gAAAD4gk1CuU766.jpg

设置节点2为阈值电压3V,电源V1电压值为:

pYYBAGO_wgOAdacPAAAE_NYZ0a4553.jpg

设置节点2处电压每次递减10mV,电源V1每次递减/递增电压为:

pYYBAGO_wgOACSMGAAAFZlADhRo608.jpg

那么电源V1的电压回差可用式(1.8)计算为:

poYBAGO_wgOAHQnvAAAFAGiQfHM848.jpg

计算可得电源V1的电压回差为75mV,电源V1的输入范围为(5.528,5.62)。

03电路分析方法2

设置节点2为阈值电压3V,电源V1电压值为:

poYBAGO_wgOAYE2yAAAFGJAk-1I410.jpg

当节点2电压大于3V时,输出电压Vo就为低电平,此时电源V1电压为比较器U3A的迟滞上限电压;同理,当节点1电压小于3V时,输出电压Vo就为高电平,此时电源V1电压为比较器U3A的迟滞下限电压。

迟滞上限电压:

当输出电压Vo由高电平即将变化为低电平时(输出电压Vo此时还是高电平5V):

poYBAGO_wgOABT-yAAAE0ykzDKM958.jpg

V1所在支路的电阻之后为:

poYBAGO_wgOAQNv7AAAGb6PwxU8703.jpg

求解节点电压VinH,并将V0L=0代入,VinH为:

pYYBAGO_wgOAUrR4AAAGOm-11MY266.jpg

同时求解节点1为3.02V对应电源V1的迟滞上限电压为:

pYYBAGO_wgOAaqixAAAFG_GBb_g545.jpg

迟滞下限电压:

当输出电压Vo由低电平即将变化为高电平时(输出电压Vo此时还是低电平0V):

pYYBAGO_wgOAZkPUAAAE_t1KCkU126.jpg

V1所在支路的电阻之后为:

pYYBAGO_wgOAB3_fAAAGi0Rhnjs638.jpg

求解节点电压VinL,并将V0L=0V代入,VinL为:

pYYBAGO_wgOAXMXdAAAFU_usx_g051.jpg

同时求解节点2为2.97V对应电源V1的迟滞下限电压为:

poYBAGO_wgOAa8NFAAAFABKbsco077.jpg

比较器U3B设定的迟滞宽度为:

poYBAGO_wgOAZEBFAAAEp-EsJGM520.jpg

计算可得电源V1的电压回差为91mV,电源V1的输入范围为(5.528,5.62)。

两种方法结果是基本一样的!

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