滞回比较器的阈值电压如何确定?

滞回比较器（Hysteresis Comparator），也称为施密特触发器（Schmitt Trigger）或迟滞比较器，是一种具有特殊功能的比较器电路。与普通比较器不同，滞回比较器在输入信号接近阈值电压时，其输出状态的变化不是瞬间完成的，而是具有一定的滞后性。这种滞后性通过引入正反馈机制实现，可以有效抑制输入信号的噪声干扰，提高系统的稳定性和可靠性。

阈值电压的定义与重要性

滞回比较器的阈值电压是指使输出电平发生跳变的输入电压值。由于滞回特性的存在，滞回比较器具有两个阈值电压：上升阈值电压（Vth1）和下降阈值电压（Vth2）。当输入电压从低电平向高电平变化时，达到上升阈值电压时输出由低变高；而当输入电压从高电平向低电平变化时，必须降至下降阈值电压以下，输出才会由高变低。这两个阈值电压的差值即为滞回宽度，它决定了比较器对输入信号噪声的抑制能力。

阈值电压的确定方法

1. 电路设计参数

滞回比较器的阈值电压主要由以下几个设计参数决定：

• 电源电压Vcc ：决定了比较器的输出电平范围。
• 参考电压Vref ：作为输入信号与运算放大器正输入端进行比较的基准值，通常阈值电压会围绕这个值波动。
• 电阻R1和R2 ：这两个电阻决定了比较器的滞回宽度和阈值电压。通过调整这两个电阻的阻值，可以灵活地设置所需的阈值电压和滞回宽度。
• 运算放大器 ：运算放大器的性能直接影响比较器的精度和稳定性。在选择运算放大器时，需要考虑其输入偏置电流、输入偏置电压、增益带宽积等参数。

2. 阈值电压的计算公式

对于同向滞回比较器，其阈值电压的计算公式如下：

• 上升阈值电压Vth1 ：
  

这个公式表示当输入电压从低电平向高电平变化时，达到这个电压值时输出会由低变高。

• 下降阈值电压Vth2 ：
  
  这个公式表示当输入电压从高电平向低电平变化时，降至这个电压值以下时输出会由高变低。

3. 电路仿真与验证

在完成电路设计后，通常需要进行电路仿真来验证比较器的性能是否满足设计要求。仿真过程中可以观察输入电压和输出电压的波形图，确认阈值电压的实际值与计算值是否一致。如果发现偏差较大，需要调整电路参数并重新进行仿真验证。