利用磁滯降低噪聲
發(fā)布時(shí)間:2011/12/20 9:40:10 訪問(wèn)次數(shù):3297
因?yàn)樵谀硞(gè)輸入電壓電平上,比較器會(huì)從負(fù)的輸幽狀態(tài)切換到正的輸出狀態(tài),而在相同的輸入電壓電平上,比較器也能從正的輸出狀態(tài)切換到負(fù)的輸出狀態(tài),所以輸入端噪聲會(huì)引起錯(cuò)誤的輸出電壓。當(dāng)輸入電壓大約等于參考電壓電平時(shí),就會(huì)發(fā)生不穩(wěn)定的狀況,且任何微小的噪聲變動(dòng)都能使比較器在兩種狀態(tài)間切換。
為了降低比較器對(duì)噪聲的敏感度,我們可以使用一個(gè)結(jié)合正反饋的技術(shù),即磁滯現(xiàn)象( hysteresis);旧希艤F(xiàn)象意指當(dāng)輸入電壓從較低值變成較高值時(shí),會(huì)比輸入電壓從較高值變成較低值時(shí),具有一個(gè)比較高的參考電壓電平。常見(jiàn)的家用自動(dòng)調(diào)溫器,在某個(gè)溫度會(huì)啟動(dòng)暖氣爐,而在另一個(gè)溫度會(huì)將暖氣爐關(guān)閉,就是一個(gè)磁滯現(xiàn)象的好例子。
兩個(gè)參考電平稱為上觸發(fā)點(diǎn)(UTP)和下觸發(fā)點(diǎn)(LTP)。這種兩個(gè)電平的磁滯現(xiàn)象可以利用正反饋電路加以建立,如圖13.7所示。請(qǐng)注意,正相輸入(+)端連接到電阻式分壓器,使得一部分的輸出電壓反饋到輸入端。在這種情形下,輸入信號(hào)接到反相輸入(-)端。
具有磁滯現(xiàn)象的比較器基本工作原理解釋如下,可以利用圖13.8輔助說(shuō)明。假設(shè)輸出電壓位于其正電壓最大值+Vout(max)。反饋到正相輸入端的電壓為VUTP它可以表示成
VUTP=R2/R1+R2(+Vout(max)) (13.1)
當(dāng)電壓Vin值超過(guò)VUTP時(shí),輸出電壓會(huì)變成負(fù)的最大值-Vout(max),現(xiàn)在反饋到正相輸入端的電壓是VLTP,且可以表示成
VLTP=R2/R1+R2(Vout(max)) (13.2)
這個(gè)時(shí)候,在元件要從負(fù)的最大值切換到正的最大值之前,L2A0108輸入電壓必須先低于VLTP。這表示輸出不會(huì)受微小噪聲的影響,如圖13.8(e)所示。
具有磁滯現(xiàn)象的比較器通常稱為施密特觸發(fā)器( Schmitt trigger)。磁滯電壓的大小由兩個(gè)觸發(fā)電平的差值決定。
VHYS=VUTP-VLTP (13.3)
因?yàn)樵谀硞(gè)輸入電壓電平上,比較器會(huì)從負(fù)的輸幽狀態(tài)切換到正的輸出狀態(tài),而在相同的輸入電壓電平上,比較器也能從正的輸出狀態(tài)切換到負(fù)的輸出狀態(tài),所以輸入端噪聲會(huì)引起錯(cuò)誤的輸出電壓。當(dāng)輸入電壓大約等于參考電壓電平時(shí),就會(huì)發(fā)生不穩(wěn)定的狀況,且任何微小的噪聲變動(dòng)都能使比較器在兩種狀態(tài)間切換。
為了降低比較器對(duì)噪聲的敏感度,我們可以使用一個(gè)結(jié)合正反饋的技術(shù),即磁滯現(xiàn)象( hysteresis)。基本上,磁滯現(xiàn)象意指當(dāng)輸入電壓從較低值變成較高值時(shí),會(huì)比輸入電壓從較高值變成較低值時(shí),具有一個(gè)比較高的參考電壓電平。常見(jiàn)的家用自動(dòng)調(diào)溫器,在某個(gè)溫度會(huì)啟動(dòng)暖氣爐,而在另一個(gè)溫度會(huì)將暖氣爐關(guān)閉,就是一個(gè)磁滯現(xiàn)象的好例子。
兩個(gè)參考電平稱為上觸發(fā)點(diǎn)(UTP)和下觸發(fā)點(diǎn)(LTP)。這種兩個(gè)電平的磁滯現(xiàn)象可以利用正反饋電路加以建立,如圖13.7所示。請(qǐng)注意,正相輸入(+)端連接到電阻式分壓器,使得一部分的輸出電壓反饋到輸入端。在這種情形下,輸入信號(hào)接到反相輸入(-)端。
具有磁滯現(xiàn)象的比較器基本工作原理解釋如下,可以利用圖13.8輔助說(shuō)明。假設(shè)輸出電壓位于其正電壓最大值+Vout(max)。反饋到正相輸入端的電壓為VUTP它可以表示成
VUTP=R2/R1+R2(+Vout(max)) (13.1)
當(dāng)電壓Vin值超過(guò)VUTP時(shí),輸出電壓會(huì)變成負(fù)的最大值-Vout(max),現(xiàn)在反饋到正相輸入端的電壓是VLTP,且可以表示成
VLTP=R2/R1+R2(Vout(max)) (13.2)
這個(gè)時(shí)候,在元件要從負(fù)的最大值切換到正的最大值之前,L2A0108輸入電壓必須先低于VLTP。這表示輸出不會(huì)受微小噪聲的影響,如圖13.8(e)所示。
具有磁滯現(xiàn)象的比較器通常稱為施密特觸發(fā)器( Schmitt trigger)。磁滯電壓的大小由兩個(gè)觸發(fā)電平的差值決定。
VHYS=VUTP-VLTP (13.3)
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