單限和遲滯及雙限電壓比較器電路的詳分析

單限比較器

圖1（a）給出了一個基本單限比較器，輸入信號Uin，即待比較電壓，它加到同相輸入端，在反向輸入端接到一個參考電壓（門限電平）Ur。當(dāng)輸入電壓Uin＞Ur時，輸出為高電平UOH。圖1（b）為其傳輸特性。

圖1：單限比較器

圖2為某儀器中過熱檢測保護電路。它用單電源供電，1/4LM339的反相輸入端加一個固定的參考電壓，它的值取決于R1與R2。

Ur＝R2/(R1＋R2)×UCC

同相端的電壓就等于熱敏元件Rt的電壓降。當(dāng)機內(nèi)溫度為設(shè)定值以下時，"﹢"端電壓大于"﹣"端電壓，Uo為高電位。當(dāng)溫度上升為設(shè)定值以上時，"﹣"端電壓大于"﹢"端，比較器反轉(zhuǎn)，Uo輸出為零電位，是電路保護動作。調(diào)節(jié)R1的值可以改變門限電壓，既設(shè)定溫度值的大小。

圖2：某儀器過熱檢測保護電路

遲滯比較器

遲滯比較器又可理解為加正反饋的單限比較器。前面介紹的單限比較器，如果輸入信號Uin在門限值附近有微小的干擾，則輸出電壓就會產(chǎn)生相應(yīng)的抖動（起伏）。在電路中引入正反饋可以克服這一缺點。

圖3（a）給出了一個遲滯比較器，人們所熟悉的“史密特”電路即是有遲滯的比較器。圖3（b）為遲滯比較器的傳輸特性。

圖3：遲滯比較器

不難看出，當(dāng)輸出狀態(tài)一旦轉(zhuǎn)換后，只要在跳變電壓值附近的干擾不超過ΔU之值，輸出電壓的值就將是穩(wěn)定的。但隨之而來的是分辨率降低。因為對遲滯比較器來說，它不能分辨差別小于ΔU的兩個輸入電壓值。

遲滯比較器加有正反饋可以加快比較器的響應(yīng)速度，這是它的一個優(yōu)點。除此之外，由于遲滯比較器加的正反饋很強，遠比電路中的寄生耦合強得多，故遲滯比較器還可免除由于電路寄生耦合而產(chǎn)生的自激振蕩。

如果需要將一個跳變電壓固定在某一個參考電壓值上，可在正反饋電路中接入一個非線性元件，如晶體二極管，利用二極管的單向?qū)щ娦裕憧蓪崿F(xiàn)上述要求。圖4為其原理圖。

圖4：原理圖

圖5為某電磁爐電路中電網(wǎng)過電壓檢測電路部分。電網(wǎng)電壓正常時，1/4LM339的U4<2.8V，U5=2.8V，輸出開路，過電壓保護電路不工作，作為正反饋的射極跟隨器BG1是導(dǎo)通的。

當(dāng)電網(wǎng)電壓大于242V時，U4>2.8V，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出為0V，BG1截止，U5的電壓就完全決定于R1與R2的分壓值，為2.7V，促使U4更大于U5，這就使翻轉(zhuǎn)后的狀態(tài)極為穩(wěn)定，避免了過壓點附近由于電網(wǎng)電壓很小的波動而引起的不穩(wěn)定現(xiàn)象。

由于制造了一定的回差（遲滯），在過電壓保護后，電網(wǎng)電壓要降到242-5=237V時，U4

圖5：某電磁爐電網(wǎng)過電壓檢測電路

雙限比較器（窗口比較器）

圖6（a）電路由兩個LM339組成一個窗口比較器。當(dāng)被比較的信號電壓Uin位于門限電壓之間時（UR1UR2或Uin

圖6：雙限比較器