滯回比較器（Hysteresis Comparator），也稱為施密特觸發(fā)器（Schmitt Trigger）或遲滯比較器，是一種具有特殊功能的比較器電路。與普通比較器不同，滯回比較器在輸入信號(hào)接近閾值電壓時(shí)，其輸出狀態(tài)的變化不是瞬間完成的，而是具有一定的滯后性。這種滯后性通過(guò)引入正反饋機(jī)制實(shí)現(xiàn)，可以有效抑制輸入信號(hào)的噪聲干擾，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

閾值電壓的定義與重要性

滯回比較器的閾值電壓是指使輸出電平發(fā)生跳變的輸入電壓值。由于滯回特性的存在，滯回比較器具有兩個(gè)閾值電壓：上升閾值電壓（Vth1）和下降閾值電壓（Vth2）。當(dāng)輸入電壓從低電平向高電平變化時(shí)，達(dá)到上升閾值電壓時(shí)輸出由低變高；而當(dāng)輸入電壓從高電平向低電平變化時(shí)，必須降至下降閾值電壓以下，輸出才會(huì)由高變低。這兩個(gè)閾值電壓的差值即為滯回寬度，它決定了比較器對(duì)輸入信號(hào)噪聲的抑制能力。

閾值電壓的確定方法

1. 電路設(shè)計(jì)參數(shù)

滯回比較器的閾值電壓主要由以下幾個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)決定：

• 電源電壓Vcc ：決定了比較器的輸出電平范圍。
• 參考電壓Vref ：作為輸入信號(hào)與運(yùn)算放大器正輸入端進(jìn)行比較的基準(zhǔn)值，通常閾值電壓會(huì)圍繞這個(gè)值波動(dòng)。
• 電阻R1和R2 ：這兩個(gè)電阻決定了比較器的滯回寬度和閾值電壓。通過(guò)調(diào)整這兩個(gè)電阻的阻值，可以靈活地設(shè)置所需的閾值電壓和滯回寬度。
• 運(yùn)算放大器 ：運(yùn)算放大器的性能直接影響比較器的精度和穩(wěn)定性。在選擇運(yùn)算放大器時(shí)，需要考慮其輸入偏置電流、輸入偏置電壓、增益帶寬積等參數(shù)。

2. 閾值電壓的計(jì)算公式

對(duì)于同向滯回比較器，其閾值電壓的計(jì)算公式如下：

• 上升閾值電壓Vth1 ：
  

這個(gè)公式表示當(dāng)輸入電壓從低電平向高電平變化時(shí)，達(dá)到這個(gè)電壓值時(shí)輸出會(huì)由低變高。

• 下降閾值電壓Vth2 ：
  
  這個(gè)公式表示當(dāng)輸入電壓從高電平向低電平變化時(shí)，降至這個(gè)電壓值以下時(shí)輸出會(huì)由高變低。

3. 電路仿真與驗(yàn)證

在完成電路設(shè)計(jì)后，通常需要進(jìn)行電路仿真來(lái)驗(yàn)證比較器的性能是否滿足設(shè)計(jì)要求。仿真過(guò)程中可以觀察輸入電壓和輸出電壓的波形圖，確認(rèn)閾值電壓的實(shí)際值與計(jì)算值是否一致。如果發(fā)現(xiàn)偏差較大，需要調(diào)整電路參數(shù)并重新進(jìn)行仿真驗(yàn)證。