滞回比较器电路使用方法

比较器是电路设计中经常使用的一种设备，可以简单理解为一种将模拟信号与参考电压进行比较的电路。常用的单限比较器电路具有高灵敏度但抗干扰性能差。即使在阈值附近有轻微抖动，输出电压也会频繁改变电平。

这是因为比较器是一种开环运行的运算放大器，因此输入端的任何抖动都会导致这个问题。

绝大多数比较器都设计有滞回电路，通常滞回电压为5mV至10mV。这种内部滞回可以防止由输入抖动引起的比较器输出振荡。然而，如果信号抖动较大，内部滞回无法有效防止这个问题。因此，需要外部滞回电路来减少由输入抖动引起的输出抖动。滞回不是一个阈值点，而是创建了不同的上升和下降阈值，这使输出保持在低或高状态。

由于存在反馈，此类比较器的阈值电压随输出电压而变化。其灵敏度较低，但抗干扰能力大大增强。下面介绍几种滞回比较器电路：

1. 使用运算放大器形成滞回比较器

1.1 将输入信号输入到运算放大器的负输入端

如图3所示，我们使用LM358（一种通用运算放大器）形成滞回比较器电路，并使用齐纳二极管作为参考点。500Ω电阻是齐纳二极管的电流限制电阻。

根据电压叠加原理：

V_P = V_ref × R2/(R1+R2) + Vout × R1/(R1+R2)

阈值为：

Uh = V_ref × R2/(R1+R2) + Voh × R1/(R1+R2)

U1 = V_ref × R2/(R1+R2) + Vol × R1/(R1+R2)

阈值宽度为：

ΔU = Uh - U1 = (Voh - Vol) × R1/(R1+R2)

其中Voh是VCC的电位，Vol是GND的电位。需要注意的是，由于LM358是非轨到轨输出的运算放大器，计算阈值电压时需考虑输出无法达到轨的情况。因此，上阈值计算需要修改：

2. 使用通用比较器形成滞回比较器

如图7所示，使用通用比较器LM393。由于LM393的输出是开漏(OD)或开集电极(OC)结构，因此在输出端添加约100k的上拉电阻。此电阻的增加会导致阈值电压发生一定变化，在计算时需要考虑：

Uh = Vref × (R2+R3)/(R1+R2+R3) + Vcc × R1/(R1+R2+R3)

Ul = Vref × R2/(R1+R2) + Vol × R1/(R1+R2)

其中Vol是GND。因此：

Ul = Vref × R2/(R1+R2)

可以看出，输出上拉电阻和上拉电压会影响阈值，增加了计算的复杂性。如果使用推挽输出的比较器，则可以消除输出上拉电阻。

TP201x/TP194x/TP196x/TP198x（来自3PEAK）都是推挽输出的比较器。它们之间的区别主要在于传输延迟和功耗。