设计目标

设计说明

比较器用于比较两个不同的信号电平，并基于具有较高输入电压的输入创建输出。比较阈值处的噪声或信号变化会导致比较器输出产生多个输出转换。通过迟滞可设置上限和下限阈值电压，以消除由噪声引起的多个转换。

设计说明

1. 使用具有低静态电流的比较器降低功耗。
2. 迟滞阈值电压的精度与电路中所用电阻器的容差有关。
3. 传播延迟取决于所选比较器的规格。

设计步骤

1. 为具有迟滞功能的比较器选择组件。
   1. 选择 V_L、V_H 和 R₁。
      ${\mathrm{V}}_{\mathrm{L}}=2.3\mathrm{V}$
      ${\mathrm{V}}_{\mathrm{H}}=2.7\mathrm{V}$
      ${\mathrm{R}}_1=100\mathrm{k\Omega }\text{ (Standard Value)}$
   2. 计算 R₂。
      ${\mathrm{R}}_2=\frac{{\mathrm{V}}_{\mathrm{L}}}{{\mathrm{V}}_{\mathrm{cc}}-{\mathrm{V}}_{\mathrm{H}}}\times {\mathrm{R}}_1=\frac{2.3\mathrm{V}}{5\mathrm{V}-2.7\mathrm{V}}\times 100\mathrm{k\Omega }=100\mathrm{k\Omega }\text{ (Standard Value)}$
   3. 计算 R₃。
      ${\mathrm{R}}_3=\frac{{\mathrm{V}}_{\mathrm{L}}}{{\mathrm{V}}_{\mathrm{H}}-{\mathrm{V}}_{\mathrm{L}}}\times {\mathrm{R}}_1=\frac{2.3\mathrm{V}}{2.7\mathrm{V}-2.3\mathrm{V}}\times 100\mathrm{k\Omega }=575\mathrm{k\Omega }\approx 576\mathrm{k\Omega }\text{ (Standard Value)}$
   4. 验证迟滞宽度。
      ${\mathrm{V}}_{\mathrm{H}}-{\mathrm{V}}_{\mathrm{L}}=\frac{{\mathrm{R}}_1\times {\mathrm{R}}_2}{\left({\mathrm{R}}_3\times {\mathrm{R}}_1\right)+\left({\mathrm{R}}_3\times {\mathrm{R}}_2\right)+\left({\mathrm{R}}_1\times {\mathrm{R}}_2\right)}\times {\mathrm{V}}_{\mathrm{cc}}$
      $=\frac{100\mathrm{k\Omega }\times 100\mathrm{k\Omega }}{\left(576\mathrm{k\Omega }\times 100\mathrm{k\Omega }\right)+\left(576\mathrm{k\Omega }\times 100\mathrm{k\Omega }\right)+\left(100\mathrm{k\Omega }\times 100\mathrm{k\Omega }\right)}\times 5\mathrm{V}=0.399\mathrm{V}$
2. 为没有迟滞功能的比较器选择组件。
   1. 选择 V_th 和 R₄。
      ${\mathrm{V}}_{\mathrm{th}}=2.5\mathrm{V}$
      ${\mathrm{R}}_4=100\mathrm{k\Omega }\text{ (Standard Value)}$
   2. 计算 R₅。
      ${\mathrm{R}}_5=\frac{{\mathrm{V}}_{\mathrm{th}}}{{\mathrm{V}}_{\mathrm{cc}}-{\mathrm{V}}_{\mathrm{th}}}\times {\mathrm{R}}_4=\frac{2.5\mathrm{V}}{5\mathrm{V}-2.5\mathrm{V}}\times 100\mathrm{k\Omega }=100\mathrm{k\Omega }\text{ (Standard Value)}$

设计仿真

瞬态仿真结果

噪声仅在 0s 到 120μs 之间存在

从 40µs 放大到 110µs

设计参考资料

德州仪器 (TI)，SBOC515 电路 SPICE 仿真文件，软件下载

德州仪器 (TI)，具有迟滞功能的比较器，参考设计

设计特色比较器