[发明专利]微分滞环比较器及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种微分滞环比较器及其应用，属于信号处理、自动控制与电子设备领域。

背景技术

电压比较器输入模拟信号，输出差值极性脉冲信号，应用于模拟信号大小比较、模数转换、开关电路或脉冲电路中。电压比较器对输入信号的波动非常敏感，抗干扰能力相对较弱，输出波形跃变时的陡度相对较差。

滞环比较器也称滞回比较器或施密特比较器(触发器)，由电压比较器(或运算放大器)与分压电阻构成的正反馈电路组成，具有迟滞特性与消除抖动功能，抗干扰能力强，在信号处理电路、自控系统及电子仪器设备中得到广泛应用。

滞环比较器的回差电压取决于正反馈分压电阻，大小固定不变，对输入信号波动的敏感程度相对较弱且与时间无关，对缓变信号的响应速度相对较慢。

发明内容

本发明的目的是提供一种微分滞环比较器及其应用。

本发明的目的是通过下述方案实现的。

一种微分滞环比较器，采用单电源供电或双电源供电，有二个信号输入端即反相信号输入端ui1与同相信号输入端ui2、一个信号输出端uo、二个电源端即负电源端-Pv与正电源端+Pv，其特征在于：微分滞环比较器由电压比较器B1、电阻R0与R1及电容C1组成，比较器B1的负输入端接为微分滞环比较器的反相输入端ui1，比较器B1的正输入端通过电阻R0接为微分滞环比较器的同相输入端ui2，电容C1与电阻R1串联后跨接在比较器B1的输出端与正输入端之间，比较器B1的输出端接为滞环比较器的输出端uo。

微分滞环比较器的电路原理图如图1所示。

微分滞环比较器有二种特殊形式：反相过零比较器与同相过零比较器，反相过零比较器与同相过零比较器均采用双电源供电，有一个信号输入端、一个信号输出端、二个电源端即负电源端-Pv与正电源端+Pv；反相过零比较器：将微分滞环比较器的同相输入端接地，微分滞环比较器的反相输入端即为反相过零比较器的信号输入端，微分滞环比较器的信号输出端即为反相过零比较器的信号输出端；同相过零比较器：将微分滞环比较器的反相输入端接地，微分滞环比较器的同相输入端即为同相过零比较器的信号输入端，微分滞环比较器的信号输出端即为同相过零比较器的信号输出端。

反相过零比较器的电路原理图如图2a所示，同相过零比较器的电路原理图如图2b所示。

普通滞环比较器即分压滞环比较器的回差电压取决于正反馈分压电阻，大小固定不变。微分滞环比较器的电阻R0、R1及电容C1组成微分电路，微分滞环比较器的回差电压则取决于阻容微分电路的参数，当微分滞环比较器的状态刚刚翻转时，电容的充电电流最大，通过阻容电路分压得到的回差电压最高，此时微分滞环比较器输出状态翻转需要一个绝对值较大的反向输入电压(反相输入端与同相输入端的压差)，即对于窄脉冲需要绝对值较大的反向输入电压才能使微分滞环比较器的输出状态翻转；而随着微分滞环比较器输出状态翻转后时间的推移，电容的充电电流逐渐减小，通过阻容电路分压得到的回差电压降低，此时微分滞环比较器的输出状态翻转需要的反向输入电压的绝对值较低，即对于宽脉冲仅需要绝对值较低的输入电压即可使微分滞环比较器的输出状态翻转。

输入高频信号时，微分滞环比较器的输出若同频翻转，微分电容接近短路，通过阻容电路分压得到的回差电压较高，此时微分滞环比较器输出状态的翻转需要一个较高的反向输入电压，即对于高频信号需要绝对值较大的输入电压使微分滞环比较器的输出状态翻转；输入低频信号时，微分滞环比较器的微分电容接近于开路，通过阻容电路分压得到的回差电压很低，此时微分滞环比较器输出状态的翻转需要的反向输入电压也较低，即对于低频信号仅需要绝对值较低的输入电压即可使微分滞环比较器的输出状态翻转。

微分滞环比较器的传输特性如图3所示。

反相过零比较器的传输特性如图4a所示，同相过零比较器的的传输特性如图4b所示。

高频或窄脉冲工作时，微分滞环比较器的传输特性较接近分压滞环比较器的传输特性；而低频或宽脉冲工作时，微分滞环比较器的传输特性较接近普通电压比较器的传输特性。

微分滞环比较器的正反馈电路采用阻容微分电路，微分滞环比较器的输出状态刚翻转时回差电压较大，而后随时间的推移回差电压逐渐减小，对输入信号波动的敏感程度逐渐增加。微分滞环比较器具有较强的抗干扰能力，对工作信号具有较高的灵敏度，且对缓慢变化的信号具有较快的响应速度，微分滞环比较器的输出波形在跃变时还具有良好的陡度。