自適應遲滯性比較器的設計

1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.一種自適應遲滯性比較器的設計遲滯電路（hhysttereesiss ciircuuit）又又稱施密密特觸發(fā)發(fā)電路（sschmmittt trriggger cirrcuiit）。因因他能濾濾除干擾擾噪聲而而獲得很很廣泛的的運用。在在一些應應用場合合中，特特別在某某些模/數(shù)轉(zhuǎn)換換電路中中1，遲滯滯比較器器作為抗抗干擾的的比較器器應用較較多。為為了獲得得更好的的轉(zhuǎn)換效效果，需需要較好好地選擇擇遲滯比比較器正正端輸入入的基準準電壓。而而信號的的未知為為確定基基準電

2、壓壓帶來麻麻煩。本本文設計計的一種種加入濾濾波器的的遲滯比比較器解解決了這這個問題題。 1 遲滯比比較器的的設計 遲滯性是比比較器的的一種特特性，他他使比較較器的輸輸入閾值值隨輸入入(出)電平而而改變。比比較器實實現(xiàn)的方方法很多多。他們們都有不不同形式式的正反反饋。最最常見的的即是由由放大器器接成正正反饋組組成。這這類遲滯滯比較器器由于方方便的設設計和放放大器的的標準生生產(chǎn)成為為主流。設設計選用用了最常常見的由由放大器器正反饋饋的設計計，如圖圖1所示示。 由米爾曼公公式可得得輸入電電壓升高高和降低低時的基基準電壓壓如下式式：而電路能濾濾掉的噪噪聲即遲遲滯性為為： 由上式可知知，遲滯滯性由電電源

3、電壓壓和R44，R5阻值決決定。本本設計中中Vr的大小小是變成成的，因因此正負負基準電電壓也隨隨Vr變化，為為了達到到自適應應的目的的希望基基準電壓壓對輸入入有好的的跟隨性性同時減減小輸出出端的影影響。因因此將RR4取值得得比R55要小一一個數(shù)量量級。 2 濾波器器的設計計 設計濾波器器往往要要考慮下下列因素素： （1）工作作頻率范范圍。（2）參數(shù)數(shù)變化的的靈敏度度及穩(wěn)定定度。 （3）實際際元件的的重量和和大小。 （4）運算算放大器器的電壓壓源。 2.1 濾濾波器的的選擇2 本設計是工工作在低低頻的比比較器。此此時當信信號頻率率是低頻頻時可以以考慮的的方式有有低通、帶帶通或全全通，同同時還可可

4、選擇一一階或多多階。在在考慮此此設計后后，一階階濾波器器在此設設計中是是較好的的，且低低通濾波波器是相相對比較較簡單的的，所以以設計選選擇低通通濾波器器。簡單單低通濾濾波器通通?？捎捎呻娙菖c與電阻組組成。本本設計采采用了電電容與電電阻并聯(lián)聯(lián)接地的的方式，最最后的濾濾波器連連同遲滯滯比較器器設計如如圖2所所示。 2.2 元元件值的的確定3 一階的濾波波器有公公用的傳傳輸函數(shù)數(shù)： 其中Z是TT(S)的零點點，P是是極點，在在S平面面上，ZZ可能落落在正實實軸或負負實軸上上，而PP永遠落落在負實實軸上。其其中K為為正數(shù)時時由函數(shù)數(shù)T（SS）的相相位公式式得： 由圖2得其其傳輸函函數(shù)標準準形式為為：

5、則： 對于S，當當Sjj00時： 當Sj趨向無無窮大時： 由上式可知知，電阻阻值可按按設計的的要求大大概約束束，如果果需要其其是低通通濾波器器則有關(guān)關(guān)系式： 當上式成立立時，濾濾波器為為低通。當當R為正正實數(shù)時時與上式式等價。同同時需要要S00時|TT（S）|接近11為約束束條件。由由以上條條件可知知R1的的電阻最最大，RR3的電電阻與其其有可比比性。在在此取RR1100R3，R2的電阻阻比其低低幾個數(shù)數(shù)量級。下面進行相相位約束束條件的的探討:將Sj代入式式（2）中中有： 計算相位的的公式如如下： 由式（6）結(jié)結(jié)合式（11）可得得： 要此電路在在1 rrad/s為處處有455的相相位落差差即要

6、求求： 則有：而結(jié)合式（33）,（44）,（55），因因為R11100R3，R2的電阻阻比其低低幾個數(shù)數(shù)量級，則則有： 兩式聯(lián)立求求解并取取C11，可得得： 根本式（77）：當當一個方方程有兩兩個未知知數(shù)，可可取得的的某一個個為定值值。如果果計算后后是合理理值，便便能解決決問題。選選擇P0.0005，由由式（77）得ZZ1，則則： 從以上的結(jié)結(jié)果可以以找出元元件值3。由由于Cnnew ，RRnewwkmRoldd，根據(jù)據(jù)實際電電路中元元件值的的需要，如如果按kkf1來來設計很很難與實實際電容容大小匹匹配。在在此令kkf1 0000，kmm4220。得得電路元元件的實實際值為為：R118440k

7、，R33844k，RR24220，CC2.34F。再再將C的的值標準準化為22.2F。對對R4選擇值值為R33的1/10，即即8.44k，RR5則確定定為R44的200倍為1170kk。 3 仿真和和討論 仿真在HSSpicce55下進進行，設設定其電電源電壓壓為2.3V，輸輸入信號號選擇正正弦信號號。用HHSpiice的的表示方方法66為ssin（11.2VV 0.45VV 1HHz）即即直流偏偏置為11.2VV，幅值值為0.45VV，頻率率為1HHz。其其仿真波波形如圖圖3所示示。 圖3（a）即即是輸入入電壓隨隨時間變變化的波波形，圖圖3（bb）中虛虛線為比比較器正正端的電電壓，其其相位與與輸入電電壓相同同，在波波谷由于于輸出端端反饋而而畸變；實線表表征比較較器負端端電壓，相相位超前前，完成成預先設設計。則則圖3（cc）中可可見符合合輸入信信號的方方波輸出出。多種種信號的的輸入測測試表明明，電路路的適應應性較好好，能在在多個不不同偏置置條件的的輸入下下工作。經(jīng)經(jīng)過電路路仿真有有以下結(jié)結(jié)論： （1）此電電路有較較好的適適應性，能能在不同同的偏置置條件的的輸入下下工作。（2）由于于低通濾濾波器的的原因，電電路具有有頻率選