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23. 如何理解模拟集成电路模块系列之七:迟滞比较器?
大家好!今天我讲讲在模拟集成电路中用于控制处理的一种功能模块:迟滞比较器。顾名思义,迟滞比较器首先是一个比较器,所以它会对输入的信号进行判别;同时它具有迟滞的功能,这个功能的表现是在不同的输出状态下,会对不同的输入信号电平进行判断。之所以在模拟集成电路中会采用迟滞比较器,主要是为了应对噪声和干扰对需要处理信号的影响,这样可以避免比较器的误判,从而使得控制信号稳定。可以说,在有较大噪声或者干扰源的应用场景下,迟滞比较器是模拟集成电路中不可或缺的一个功能模块。
为了能更好的对迟滞比较器进行讲解,我从电路结构和性能参数两个方面对其进行分析;从电路结构方面看,迟滞比较器分为偏置电路、可控参考电路、差分输入电路、比较器、逻辑电路五个部分;其中偏置电路是为可控参考源和比较器提供工作点,它主要决定迟滞比较器工作直流点;可控参考电路是给比较器的提供可变的参考电压,其中可控参考电路的两个参考电压决定了迟滞比较器的低电位和高电位,以及门限宽度;差分输入电路是通过选通器来对不同的参考电压输入到比较器,同时另一端输入需要进行判别的信号;比较器是完成迟滞比较器的核心电路,它的性能决定了迟滞比较器的大部分性能,一般来说,比较器是基于运算放大器为主搭建起来正反馈电路;逻辑电路将比较器的输出信号转换为数字信号,作为迟滞比较器电路的输出,同时控制差分输入电路中的选通器。
迟滞比较器的主要性能参数和其他功能模块不同,它有三个类型:输入特性、输出特性、极限特性;第一类型,输入特性是工作电压、工作电流、迟滞范围,工作电压一般表现出迟滞比较器电路对工作环境的适应程度,如果工作电压范围广,则适应性强;如果工作电压范围窄,则工作条件比较苛刻;工作电流决定了迟滞比较器电路在各种不同工作电压下的功耗,一般来说,工作电压升高时,工作电流也会上升,所以功耗也会提高,这时迟滞比较器电路在不同工作电流下输出特性也不能有较大的裂化。迟滞范围是迟滞比较器对输入信号的电压不敏感的区间,这个区间决定了比较器的抗噪能力,当然这个区间也不是越大越好,因为区间越大,则稳定时间越长,迟滞比较器的反应就比较慢。
第二个类型,输出特性是输出高电平、输出低电平、低到高稳定时间、高到低稳定时间;输出高电平是比较器输出为数字信号“1”时的电平,这个电平有一定范围,它的最低值是逻辑电路可以识别为“1”的最低电位;输出低电平是比较器输出为数字信号“0”时的电平,这个电平有一定范围,它的最高值是逻辑电路可以识别为“0”的最高电位;低到高稳定时间是比较器输出从低电平到高电平的时间,一般从低到高需要的稳定时间会比从高到低要长,主要是因为从低到高需要对外围负载进行充电;高到低稳定时间是比较器输出从高电平到低电平的时间,一般从高到低需要的稳定时间会比从低到高低要短,主要是因为从高到低是对外围负载进行放电。
第三个类型,极限特性是:最大工作电压、工作温度范围。这个最大工作电压和输入电压范围的区别在于,在最大工作电压下可能迟滞比较器电路工作不正常了,但在输入电压范围的最大值时,迟滞比较器电路必须是正常工作的。工作温度范围是指PN结温下的范围,它和迟滞比较器的温度范围有些许区别,一般来说,极限特性下工作温度范围会比迟滞比较器的温度范围宽。
好,总结一下,这一讲我从五个电路部分,偏置电路、可控参考电路、差分输入电路、比较器、逻辑电路和九个性能参数,工作电压、工作电流、迟滞范围、输出高电平、输出低电平、低到高稳定时间、高到低稳定时间、最大工作电压、工作温度范围,对迟滞比较器电路进行了分析,希望对大家有所帮助!