迟滞性比较器的设计方法
cmos电压迟滞比较器电路
cmos电压迟滞比较器电路标题：CMOS电压迟滞比较器电路的原理与应用导语：本文将深入探讨CMOS电压迟滞比较器电路的原理与应用。
通过分析其工作原理、特点和优势，我们可以更好地理解它在现代电路设计中的重要性和应用价值。
摘要：CMOS电压迟滞比较器电路是一种关键的电子元件，其通过比较输入电压与参考电压，产生高或低电平输出。
本文将从基本原理的介绍开始，详细讨论CMOS电压迟滞比较器电路的结构、工作方式和性能特点，并介绍其在数模转换、振荡器等领域的应用。
目录：1. 引言2. CMOS电压迟滞比较器电路的基本原理3. CMOS电压迟滞比较器电路的结构和工作方式4. CMOS电压迟滞比较器电路的性能特点4.1 高输入阻抗和低功率消耗4.2 快速响应和高精度4.3 低噪声和抗干扰能力强5. CMOS电压迟滞比较器电路的应用5.1 数模转换5.2 振荡器5.3 其他应用领域6. 我对CMOS电压迟滞比较器电路的个人观点和理解7. 总结1. 引言CMOS电压迟滞比较器电路是一种用于比较输入电压和参考电压的重要元件。
它在现代集成电路设计中发挥着关键作用，广泛应用于数模转换、振荡器以及其他各种电路设计中。
在本文中，我们将对CMOS 电压迟滞比较器电路进行深入研究，以更好地了解其原理、结构、性能特点和应用。
2. CMOS电压迟滞比较器电路的基本原理CMOS电压迟滞比较器电路通过将输入电压与参考电压进行比较，输出高或低电平。
其基本原理基于MOS管的开关特性。
当输入电压大于参考电压时，输出结果为高电平；当输入电压小于参考电压时，输出结果为低电平。
这种电路可以通过调整参考电压的阈值、电流源和电压迟滞等参数，实现不同的比较功能。
3. CMOS电压迟滞比较器电路的结构和工作方式CMOS电压迟滞比较器电路一般由输入级、差分放大器和输出级等部分组成。
输入级主要负责将输入电压进行增益放大，差分放大器用于进行输入电压和参考电压的比较，并输出差分信号，输出级将差分信号转化为高或低电平输出。
滞回比较器设计
滞回比较器设计
滞回比较器是一种基本的电子电路，在模拟电路中起着重要的作用。
它可以用于信号的比较和判别，常用于阈值判定和数字信号处理等应用场景。
以下是一个简单的滞回比较器的设计过程，供参考：
1. 电源选择：根据设计需求和系统要求，选择合适的电源电压。
常见的电源电压包括单电源（如+5V）和双电源（如±12V）。
2. 运放选择：根据设计要求选择适合的运放芯片。
常用的运放芯片有LM358、LM741等。
这里我们选择LM358作为滞回比较器的运放芯片。
3. 连接电源：将正电源和负电源引线分别连接到运放芯片的正电源和负电源引脚上。
4. 连接滞回电阻：根据设计要求选择合适的滞回电阻值，一般在几千欧姆至几十万欧姆之间。
将两个滞回电阻分别连接到运放芯片的输入端和反馈端。
5. 连接信号输入：将待比较的信号输入引线连接到运放芯片的输入端。
6. 反馈电容连接：为了增加滞回效果，可以选择适当的反馈电容连接到滞回电阻之间。
7. 设定比较阈值：通过调整滞回电阻和反馈电阻的比例，可以设定滞回比较器的比较阈值。
当输入信号超过阈值时，输出会发生跳变。
8. 连接输出：将输出引脚连接到需要的电路或设备上，用于实现对信号的比较和判别。
通过以上步骤，就可以完成一个简单的滞回比较器的设计。
根据具体的应用需求和系统要求，还可以进一步优化和改进滞回比较器的性能和功能。
同向迟滞比较器电路
同向迟滞比较器电路同向迟滞比较器电路（hysteresis comparator）是一种常见的电路设计，用于比较输入信号与参考电压并输出相应的逻辑电平。
它在电子设备和系统中广泛应用于电压比较、开关控制和信号处理等领域。
同向迟滞比较器电路能够解决传统比较器电路中的抖动和干扰问题，并提供更稳定可靠的输出。
它通过使用正反馈回路，增加了一个称为迟滞带（hysteresis band）的区域，在输入信号变化时产生一个阈值，这使得比较器只在输入信号超过或低于特定阈值时才能切换输出状态。
在同向迟滞比较器电路中，输入信号与参考电压被连接到一个差分放大器。
差分放大器通过放大输入信号，并将其转换成一个电流或电压信号，再经过一个反馈网络，形成一个正反馈回路。
这个正反馈回路通过改变阈值电压，实现输入信号的比较和输出电平的切换。
正反馈回路通常由一个滞回电阻和一个滞回电容组成，它们决定了比较器电路的迟滞特性。
滞回电阻控制着迟滞带的大小，滞回电容则决定着迟滞带的斜率。
通常情况下，选择合适的滞回电阻和滞回电容可以根据系统需求来调整迟滞带的宽度和响应速度。
同向迟滞比较器电路的优点在于能够抑制输入信号中的噪声和抖动，从而提高系统的稳定性和抗干扰能力。
它适用于需要在信号变化较小的情况下进行精确比较的应用，例如温度传感器、光电传感器和压力传感器等。
在设计同向迟滞比较器电路时，一些注意事项需要被考虑。
首先，选取合适的滞回电阻和滞回电容值，以确保迟滞带的宽度满足系统要求。
其次，特别关注电源电压和输入偏置电流对比较器性能的影响，避免过大的电源电压或输入偏置电流导致误差或不稳定的输出。
此外，考虑到比较器的功耗和速度要求，选择合适的操作放大器和电源电压，使得电路能够在所需的响应速度和功耗范围内工作。
总之，同向迟滞比较器电路是一种功能强大且实用的电路设计，通过增加正反馈回路和迟滞带，解决了传统比较器电路的抖动和干扰问题。
合理选取滞回电阻和滞回电容值，注意电源电压和输入偏置电流对比较器性能的影响，能够确保电路工作稳定可靠。
迟滞比较器原理及计算
迟滞比较器原理及计算迟滞比较器（Hysteresis Comparators）是一种电路器件，用于将一个电压信号进行比较，并在输入信号穿过设定阈值时提供一个输出。
其原理基于正反馈，可以提供一种滞后效应，使得输出在阈值之间有一个死区。
迟滞比较器的原理如下：当输入电压超过上限阈值时，输出切换到高电平，然后输入电压必须降低到下限阈值以下，输出才能切换回低电平。
这种死区效应有助于排除输入信号的噪声，并提高比较器的稳定性。
常见的迟滞比较器电路包括基于运算放大器（OP-AMP）和正反馈电阻网络构成的非反转比较器。
迟滞比较器的工作原理导出了其计算方式。
在理想情况下，假设电压源的输入为V_in，上限阈值为V_upper，下限阈值为V_lower，输出电压为V_out。
则当输入电压超过上限阈值时，输出电压切换为高电平，当输入电压低于下限阈值时，输出电压切换为低电平。
常见的计算方式是基于迟滞比较器的振幅范围（或称为迟滞窗口）来确定。
振幅范围是指上限阈值与下限阈值之间的差值，即V_upper - V_lower。
选择合适的振幅范围可以在输入信号的变化过程中提供适当的抗干扰能力。
为了更好地理解迟滞比较器的计算，可以考虑一个经典的非反转迟滞比较器电路，其中上限阈值为V_upper，下限阈值为V_lower，输入电压为V_in，输出电压由一个比较器和正反馈网络决定。
根据电路设计和正反馈网络的选择，我们可以计算出适当的上限阈值和下限阈值，以及输出状态的切换时刻。
总之，迟滞比较器通过正反馈的设计提供一个滞后效应，使得输出在输入信号穿过设定阈值时有一个死区。
其计算方式可以基于阈值的选择和正反馈网络的特性来确定。
迟滞比较器被广泛应用于各种电子设备和电路，如电压比较、斜率计算器、峰值检测等领域。
迟滞比较器
迟滞比较器单门限电压比较器虽然有电路简单、灵敏度高等特点，但其抗干扰能力差。
例如，在单门限电压v中含XX_01中，当比较器的图I有噪声或干扰电压时，其输入和所示，输出电压波形如图XX_01VvV附近出现干扰，由于在==REFthI VvV，导致将时而为，时而为OLOOH比较器输出不稳定。
如果用这个v去控制电机，将出现输出电压O频繁的起停现象，这种情况是不允许的。
提高抗干扰能力的一种方案是采用迟滞比较器。
．电路组成1迟滞比较器是一个具有迟滞回环所示为特性的比较器。
图XX_02aXX_01图反相输入迟滞比较器原理电路，它是在反相输入单门限电压比较器的基础上引入了正反馈网络，如其传输特性如图XX_02b所示。
Vv位置互换，就可组成将与REFI同相输入迟滞比较器。
(a)2．门限电压的估算由于比较器中的运放处于开环状态或正反馈状态，因此一般情况vv不下，输出电压与输入电压IO成线性关系，只有在输出电压发生跳变瞬间，集成运放两个输入(b) 端之间的电压才可近似认为等于图XX_02零，即（1）或设运放是理想的并利用叠加原理，则有（2）word编辑版．vVVVV和下门限电压的不同值（根据输出电压），可求出上门限电压或TOLOT+–OH分别为（3）（4）门限宽度或回差电压为（5），则由式(3)~(5)XX_02a所示，且可求得设电路参数如图，和。
3．传输特性开始讨论。
设从，和vvv增加当由零向正方向增加到接近前，不变。
当一直保持IOIvVvVV下跳到下跳到，到略大于。
再增加，，则同时使由POLOHOIv保持不变。
Ovv不变，将始终保持只有当，则若减小，只要oIV。
其传输特性如图XX_02b跳到所示。
时，才由OH v的变化而改变的。
由以上分析可以看出，迟滞比较器的门限电压是随输出电压o它的灵敏度低一些，但抗干扰能力却大大提高了（此文档部分内容来源于网络，如有侵权请告知删除，文档可自行编辑修改内容，供参考，感谢您的配合和支持）word编辑版．word编辑版．。
滞回比较器电路设计
课程设计说明书课程名称：电子技术课程设计设计题目：滞回比较器电路设计专业：电气工程及其自动化班级：电气1502班*名：***学号： ************ 指导教师：设计时间： 2017年6月19日—2017 年6月30日目录1 . 概述 (1)2 . Multisim单元电路设计、仿真及原理介绍 (1)2.1.电源设计 (1)2.2.滞回比较器 (2)2.3.窗口比较器电压部分 (4)3.2.1窗口比较器 (4)3.2.1窗口比较器的限幅 (5)3.2.1总电路图 (5)3. 仿真测试 (6)4. 设计心得体会 (7)5. 参考文献 (9)6. 附录 (10)1 概述压比较器可以看作是放大倍数接近"无穷大"的运算放大器。
电压比较器的功能:比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系): 当"+"输入端电压高于"-"输入端时，电压比较器输出为高电平; 当"+"输入端电压低于"-"输入端时，电压比较器输出为低电平。
电压比较器的作用:它可用作模拟电路和数字电路的接口，还可以用作波形产生和变换电路等。
利用简单电压比较器可将正弦波变为同频率的方波或矩形波。
简单的电压比较器结构简单，灵敏度高，但是抗干扰能力差，因此人们就要对它进行改进。
改进后的电压比较器有:滞回比较器和窗口比较器。
运放，是通过反馈回路和输入回路的确定"运算参数"，比如放大倍数，反馈量可以是输出的电流或电压的部分或全部。
而比较器则不需要反馈，直接比较两个输入端的量，如果同相输入大于反相，则输出高电平，否则输出低电平。
电压比较器输入是线性量，而输出是开关(高低电平)量。
一般应用中，有时也可以用线性运算放大器，在不加负反馈的情况下，构成电压比较器来使用。
可用作电压比较器的芯片:所有的运算放大器。
常见的有LM324 LM358 uA741 TL081\2\3\4 OP07 OP27，这些都可以做成电压比较器(不加负反馈)。
具有带隙结构的迟滞比较器电路设计
具有带隙结构的迟滞比较器电路设计摘要：基于LED驱动的微功耗DC—DC转换器，针时低压高稳定性的要求设计了一款具有带隙结构的迟滞比较器电路，它的最低输入电压为1．2 V，其核心电路有带隙基准比较器、射极跟随器和迟滞比较嚣。
整个电路采用Bipolar工艺设计，利用HSpice软件对所设计的电路进行了仿真与验证。
结果表明，迟滞比较器的迟滞电压为8 mV，翻转门限电压随输入电压和温度的变化均很小。
关键词：DC—DC转换器；带隙基准；迟滞比较器；Bipolar在大多数的便携式产品中，它的显示器几乎都采用LCD，LCD本身不能独立发光，必须要有背光源才能发光，因此LED驱动变得越来越重要。
在便携式产品中，它的电源几乎都采用电池供电，电池有镍镉、镍氢、锂离子和碱性电池，镍镉、镍氢、碱性电池的工作电压是1.2V，锂离子工作电压是3．6 V或3．7 V。
要驱动串联的几颗LED。
上述的几种电源均不能满足要求，所以必须采用升压型的DC—DC驱动LED。
本电路没有设计单一的基准源模块。
这是因为它的最低输入电压为1．2 V。
如果采用基准源模块的设计方法，要获得一个与温度和电源电压无关的基准源，整个电路的输入电压基本上要超过2 V，不满足设计要求。
因此，采用一个自身具有恒定翻转门限的迟滞比较器，实现了基准源和使能比较器的功能。
1 电路设计1．1 电路功能迟滞比较器的功能是将反馈电压VFB与内部的门限电压相比较，控制其他模块是否正常工作。
当反馈电压VFB比内部上门限电压高时，迟滞比较器的输出将使其他模块不工作；当反馈电压VFB比内部下门限电压高时，迟滞比较器的输出使其他模块正常工作。
1．2 具有带隙结构迟滞比较器的电路原理带隙基准迟滞比较器由3部分构成(见图1)，带隙基准比较器、射随器和迟滞比较器。
工作原理为：输入端与内部的基准门限电压进行比较，当输入端电压超过内部基准门限时，Q12集电极中没有电流流过，即输出电流IOUT为0；当输入端电压低于较低门限时，Q12集电极中有电流流过，即有IOUT流过，从而实现了输出电流IOUT的迟滞控制。
迟滞比较器的工作原理
迟滞比较器的工作原理
迟滞比较器是一种电子装置，用于检测输入信号是否在某个预设范围内，并根据预设的上下阈值产生输出信号。
它通过引入一个迟滞（hysteresis）反馈回路来实现。
迟滞比较器的基本原理如下：首先，将输入信号与上阈值（高电压）和下阈值（低电压）进行比较。
如果输入信号超过上阈值，输出信号将转换为高电平；如果输入信号低于下阈值，输出信号将转换为低电平。
然而，在输入信号在阈值范围内变化时，输出信号不会立即翻转。
当输入信号超过上阈值时，输出信号保持为高电平，直到输入信号下降到下阈值以下才会翻转为低电平。
同样地，当输入信号低于下阈值时，输出信号保持为低电平，直到输入信号上升到上阈值以上才会翻转为高电平。
这种迟滞作用使得输出信号在阈值范围内具有较好的稳定性，可以有效抑制输入信号的噪声和干扰。
迟滞比较器通常由一个比较器和一个反馈网络组成。
比较器是一个电路块，用于实现输入信号与阈值的比较；反馈网络则是为了产生迟滞效应。
反馈网络一般由正反馈网络和负反馈网络构成，通过调整反馈增益可以改变迟滞的大小。
迟滞比较器的应用领域广泛，包括电源管理、模拟信号处理、传感器接口等。
它可以用于电压检测、电流限制、信号判断等功能，提供稳定可靠的输出。
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一种自适应迟滞性比较器的设计
关键词：迟滞电路，比较器
摘要：设计了一种由滤波器和迟滞比较器构成的传输频率信号电路。
设计使用滤波器将输入信号改变适当的相位作为迟滞比较器标准端的信号，而原信号输入比较器的另一端。
那么由于迟滞比较器的电压同时随输入信号改变。
迟滞电路（hysteresis circuit）又称施密特触发电路（schmitt trigger circuit）。
因他能滤除干扰噪声而获得很广泛的运用。
在一些应用场合中，特别在某些模/数转换电路中[1]，迟滞比较器作为抗干扰的比较器应用较多。
为了获得更好的转换效果，需要较好地选择迟滞比较器正端输入的基准电压。
而信号的未知为确定基准电压带来麻烦。
本文设计的一种加入滤波器的迟滞比较器解决了这个问题。
1 迟滞比较器的设计
迟滞性是比较器的一种特性，他使比较器的输入阈值随输入(出)电平而改变。
比较器实现的方法很多。
他们都有不同形式的正反馈。
最常见的即是由放大器接成正反馈组成。
这类迟滞比较器由于方便的设计和放大器的标准生产成为主流。
设计选用了最常见的由放大器正反馈的设计，如图1所示。
由米尔曼公式可得输入电压升高和降低时的基准电压如下式：
而电路能滤掉的噪声即迟滞性为：
由上式可知，迟滞性由电源电压和R4，R5阻值决定。
本设计中V r的大小是变成的，因此正负基准电压也随V r变化，为了达到自适应的目的希望基准电压对输入有好的跟随性同时减小输出端的影响。
因此将R4取值得比R5要小一个数量级。
2 滤波器的设计
设计滤波器往往要考虑下列因素：
（1）工作频率范围。
（2）参数变化的灵敏度及稳定度。
（3）实际元件的重量和大小。
（4）运算放大器的电压源。
2.1 滤波器的选择[2]
本设计是工作在低频的比较器。
此时当信号频率是低频时可以考虑的方式有低通、带通或全通，同时还可选择一阶或多阶。
在考虑此设计后，一阶滤波器在此设计中是较好的，且低通
滤波器是相对比较简单的，所以设计选择低通滤波器。
简单低通滤波器通常可由电容与电阻组成。
本设计采用了电容与电阻并联接地的方式，最后的滤波器连同迟滞比较器设计如图2所示。
2.2 元件值的确定[3]
一阶的滤波器有公用的传输函数：
其中Z是T(S)的零点，P是极点，在S平面上，Z可能落在正实轴或负实轴上，而P永远落在负实轴上。
其中K为正数时由函数T（S）的相位公式得：
由图2得其传输函数标准形式为：
则：
对于S，当S＝jω＝0时：
当S＝jω趋向无穷大∞时：
由上式可知，电阻值可按设计的要求大概约束，如果需要其是低通滤波器则有关系式：
当上式成立时，滤波器为低通。
当R为正实数时与上式等价。
同时需要S＝0时|T（S）|接近1为约束条件。
由以上条件可知R1的电阻最大，R3的电阻与其有可比性。
在此取R1＝10R3，R2的电阻比其低几个数量级。
下面进行相位约束条件的探讨:
将S＝jω代入式（2）中有：
计算相位的公式如下：
由式（6）结合式（1）可得：
要此电路在1 rad/s为处有45°的相位落差即要求：
则有：
而结合式（3）,（4）,（5），因为R1＝10R3，R2的电阻比其低几个数量级，则有：
两式联立求解并取C＝1，可得：
根本式（7）：当一个方程有两个未知数，可取得的某一个为定值。
如果计算后是合理值，便能解决问题。
选择P＝0.005，由式（7）得Z＝1，则：
从以上的结果可以找出元件值[3]。
由于C new＝ ，R new＝k m R old，根据实际电路中元件值的需要，如果按k f＝1来设计很难与实际电容大小匹配。
在此令k f＝1 000，k m＝420。
得电路元件的实际值为：R1＝840kΩ，R3＝84kΩ，R2＝420Ω，C＝2.34μF。
再将C的值标准化为2.2μF。
对R4选择值为R3的1/10，即8.4kΩ，R5则确定为R4的20倍为170kΩ。
3 仿真和讨论
仿真在HSpice[5]下进行，设定其电源电压为2.3V，输入信号选择正弦信号。
用HSpice的表示方法[6]为sin（1.2V 0.45V 1Hz）即直流偏置为1.2V，幅值为0.45V，频率为1Hz。
其仿真波形如图3所示。
图3（a）即是输入电压随时间变化的波形，图3（b）中虚线为比较器正端的电压，其相位与输入电压相同，在波谷由于输出端反馈而畸变；实线表征比较器负端电压，相位超前，完成预先设计。
则图3（c）中可见符合输入信号的方波输出。
多种信号的输入测试表明，电路的适应性较好，能在多个不同偏置条件的输入下工作。
经过电路仿真有以下结论：
（1）此电路有较好的适应性，能在不同的偏置条件的输入下工作。
（2）由于低通滤波器的原因，电路具有频率选择的功能。
（3）迟滞比较器提高了抗干扰能力，可将此电路形式推广。
如果滤波器是高通的，则可用在较高频率中。
对滤波器的形式也可多加选取。
只要使两端的信号产生相位差，电路的比较功能就能实现。