什么是模拟比较器

模拟比较器是将模拟量与一标准值进行比较。

当高于该值时，输出高(或低)电平，反之，则输出低(或高)电平。

模拟比较器符号

模拟比较器在电子产品中使用非常广泛：

用于市电交流信号的过零检测，得到过零脉冲，利用该脉冲用可控硅进行调压；

用于简易的温控器，将NTC电阻分压得到的电压与判断基准进行比较，比较结果再控制继电器，实现温度的简易控制；

用于过电压、欠电压保护，将电源分压之后与基准电压进行比较，并控制输出；

模拟比较器输入-输出关系图

为什么需要迟滞功能

当一个缓慢变压的电压信号输入到运放的反相端与同相端的参考电压进行比较时。

理想的输出是变化频率比较低的数字信号。

实际上，由于电路中由各方面引入的干扰信号叠加在输入电压，导致输入信号Uin在参考电压附近发生波动，造成输出数字信号产生高频的干扰脉冲。

而一种情况是，由输入信号所代表的物理量在电路控制下可能会发生剧烈变化，Uin也因此在参考电压附近发生剧变，使得输出产生高频的干扰脉冲。

异常的高频脉冲可能导致整个设备工作异常，比如：

1)比较器输出为接入到DSP输入口的市电过零信号，

如果DSP利用中断处理程序进行过零判断，则会导致DSP频繁进入中断，导致DSP不能处理其它逻辑、出现假死现象，对于基于过零信号调整可控硅导通实现调压的电路，则会导致输出电压的剧烈波动。

2)比较器输出直接通过继电器控制负载

继电器将快速吸合、断开，造成继电器触点损坏，甚至造成负载的损坏。

迟滞比较器的原理

因此，在参考电压附近时，输出电压Uin的微小波动会导致输出电压的抖动。

通过在比较电路中引入正反馈克服这一缺点；

迟滞比较电路及其输入-输出关系图

当Uin<=Uf, 输出电压UO=UOH, 同相端输入电压为：

U+=Uf*R2/(R2+Rf+R1)+VCC*Rf/(R2+Rf+R1)

当输入信号Uin由小变大，直到超过同相端输入电压的瞬间，

比较器输出端输出UOL，输出电压快速通过R2加到同相端改变参考电压，

同相端电压U+迅速变成：

U+=Uf*R2/(R2+RF+R1)+UOL*RF/(R2+Rf+R1)，

同相端电压瞬间跌落了(VCC-VOL)*RF/(R2+Rr+R1)，

此时，正在上升的输入信号Uin只有在电压同时跌落ΔU=(VCC-VOL)*RF/(R2+Rr+R1)时，

比较器的输出信号才会发生抖动。

同时，当输入信号由大变小，在接近参考电压时，其同相端输入电压也将由正反馈回路迅速抬升；

因此，当输出状态一旦转换后，只要在跳变电压值附近的干扰不超过ΔU之值，输出电压的值就将是稳定的。

付出的代价是分辨率降低，其不能分辨差别小于ΔU输入电压值。

此外，迟滞电路还有两个优点：

1) 引入正反馈可以加快比较器的响应速度；

2) 引入的正反馈远强于电路寄生耦合，可免于电路寄生耦合而产生的自激振荡。

设计要点

设计迟滞电路时有以下几个要点：

1)因为输入信号Uin的输入电阻难以控制，最好将参考电压接入同相端，引入正反馈时就不会对输入信号造成影响。

2)根据输入信号Uin可能耦合到的干扰信号幅度以及分辨率要求，选择合理的迟滞电压ΔU。

3)正反馈电阻一般取500K左右的阻值，参考电压的分压电阻值需要根据自身电压以及迟滞电压值合理选择阻值。