模电专题-比较器要不要接正反馈

在模拟电子中，我们经常能看到一些类似于运放的器件，说它类似运放，是因为一般都是用一个三角形的元件符号来表示。有时候电路中会接负反馈，有时候会接正反馈，有时候啥也不接，搞得迷迷糊糊。
今天我们就来研究一下“类似运放”的东西------比较器。

一.直接输出型比较器
顾名思义，比较器是用来比较的。举个简单的例子，看下图

图中是一个比较器，型号为TLV3501,TI的一款比较器。我们看到，比较器的正输入端直接接地，负输入端有一个Ui信号接进来，Ui是幅值为2的正弦波。VF4为输出。这个电路实现的功能是，当Ui>0时，VF4=J3;当Ui<0时，VF4=J1。J1为比较器的正电源电压，J3为比较器的负电源电压。当输入端Ui输入一个正弦波时，输入与输出的波形如下：

很清楚的看到，正弦波和0轴比较后，输出端为一个方波。这里我们需要关注一下几个点：
①.比较器的工作电压需要注意，查阅手册可以知道工作电压2.2~5.5V,同时需要关注一下输入端的电平状态。这里比较器的工作电压接的是±2.7V。

②.如果再深入点讨论，我们上面的电路的比较器，输出端是没有接上拉电阻的，因为这个比较器的内部是集成了推挽输出电路，可以自己输出高低电平。当然你也会看到有些比较器，输出必须要接一个上拉电阻，才能输出高电平，因为它内部是开漏输出的。这个以后讨论。

二.参考电压为0的接正反馈的比较器
原理图

如上图所示，在比较器的正输入端通过两个反馈电阻进行了正反馈，输入端Ui不变，供电电压不变。然后我们观察一下工作波形。

简单分析一下上图：比较器的输出端VF5同样是输出正负电源电压2.7V；VF6是通过两个电阻对VF5的分压，此处是±1.8V。这里是个关键了，这个±1.8V就是现在的翻转电压。这里的逻辑是，当输入端Ui>1.8V时，比较器输出-2.7V；当输入端Ui<-1.8时，比较器输出+2.7V。和之前没有接正反馈的电路相比，翻转点已经不是固定的0了，而是变成了两个点，即在-2.7~+2.7V之间，比较器的输出是一个固定值。这样做有什么用呢？最实用的做法就是消抖！来一个杨老师的美图吧，非常直观。

可以看到，在上图的两个绿线之间产生的毛刺，对输出没有丝毫影响。

对于上述接法，可以作出电压翻转的迟滞回路图，可见，原先相对于y轴进行翻转的，现在变成了一段区间，也叫窗口电压。

三.参考电压不为0的正反馈接法

如上图所示，我们将反馈电阻原先接地的位置，增加一个参考电压J4。本例中假设J4的值为0.5V。我们看一下此时的波形

图中绿色波形为VF8，即反馈电阻接到比较器正输入端的电压，从图中可以看出，VF8的上下两个翻转点已经不对称了，这就是加入了参考电压的效果。

我们可以将上述特例进行归纳，对于上例的延伸，如果增加的参考电压为UREF，比较器的输出高电平为UH（对应于比较器的正电源电压VCC），输出低电平为UL(VEE)，两个反馈电阻分别为R1,R2。则电路图如下所示：

上图中，对于输入信号uI,它有两个翻转电压，分别为UR+和UR-；

如果比较器的工作电压是正负对称的，则

其中，UWD表示两个翻转电压之间的宽度，这个也就是窗口电压。

那么同样可以作出对应的电压翻转的迟滞回路图：

好了，比较器的基本内容简单分析了一下，主要还是根据模拟大佬杨老师的步伐，还有很多没有分析到的地方，大家可以自行研究。