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比较器Comparator

时间:2022-09-10 01:00:00 二极管g4m7二极管参数怎样分极性

Comparator

  • 绪论
  • 差分比较器
    • 迟滞比较器
  • Cross-Pair结构
  • 单端比较器
  • 电源电压检测电路

绪论

之前研究的交付是小信号和线性系统,比较器研究大信号和非线性系统
分类: { 差 分 比 较 器 迟 滞 比 较 器 \begin{cases}差分比较器\\迟滞比较器\end{cases} {

用途: { 状 态 检 测 D e t e c t o r A D C ( 把 V i n 与 不 同 的 基 准 电 压 比 较 , 量 化 编 码 ) \begin{cases}状态检测Detector\\ADC(把V_{in}与不同的基准电压相比,量化编码)\end{cases} { DetectorADC(Vin)

核心指标: { 翻 转 电 平 V r e f 分 辨 率 ( 让 输 出 翻 转 的 最 小 ∣ V i n − V r e f ∣ ) 传 输 时 延 \begin{cases}翻转电平V_{ref}\\分辨率(让输出翻转的最小\mid V_{in}-V_{ref}\mid)\\传输时延\end{cases} VrefVinVref

举例说明状态检测:
在这里插入图片描述

图1. 状态检测

利用二极管的温度特性,监测温度,超出范围输出状态改变,发出预警
假设常温 V B E = 0.6 V V_{BE}=0.6V VBE=0.6V,温度系数为 − 2 m V / ∘ C -2mV/^{\circ}C 2mV/C
常温下,比较器参考电压 V r e f = 0.5 V V_{ref}=0.5V Vref=0.5V,输出为高
随着温度升高,如果温度升高 10 0 ∘ C 100^{\circ}C 100C V B E V_{BE} VBE降低 0.2 V 0.2V 0.2V
此时 V B E ′ = 0.4 V < V r e f V_{BE}^{'}=0.4VVBE=0.4V<Vref,输出为低,状态改变,进行预警

差分比较器

常见差分比较器结构

图1. 全差分比较器

五管差放+CS+多级倒相器
比较器不需要考虑小信号,可以多级联放大器增加分辨率,但是会影响传输时延
开环应用,要啥自行车
并且整体比较器的同相端和反相端要看净极性

迟滞比较器

由于电路噪声的影响,如果噪声叠加在输入信号上,在与参考电压比较时,如果波动的噪声大于分辨率,会导致输出端产生无用的脉冲,干扰正常判断,所以迟滞比较器的引入似乎就成了必然。
我们把反向扫描( V D D → 0 V_{DD}\rightarrow0 VDD0)的翻转电压往后推,把正向扫描( 0 → V D D 0\rightarrow V_{DD} 0VDD)的翻转电压往后拉

图2. 迟滞比较器传输特性

正向扫描时,初始输出为0, V i d = 0 V_{id}=0 Vid=0时是普通比较器的翻转电平,迟滞比较器需要输入越过 V r e f + V_{ref+} Vref+,输出才会翻转为1
同样,反向扫描时,输出为1,输入需要越过 V r e f − V_{ref-} Vref输出才会翻转为0
一个信号只要越过 V r e f + V_{ref+} Vref+了,输出就变1,要是还想让输出变回0,不好意思,中间商赚差价,你需要跨越 V r e f + − V r e f − V_{ref+}-V_{ref-} Vref+Vref的电压才能让输出变为0,很困难了
同样的,一个信号越过 V r e f − V_{ref-} Vref了,输出变0,要是想让输出回1,需要再越过 V r e f + V_{ref+} Vref+才能回去

怎么做出来图示的传输属性呢?
三种方法 { 通 过 反 馈 改 变 V r e f 通 过 反 馈 控 制 M O S 开 关 破 坏 差 分 对 的 对 称 性 , 产 生 失 调 , 作 为 迟 滞 范 围 \begin{cases}通过反馈改变V_{ref}\\通过反馈控制MOS
开关\\破坏差分对的对称性,产生失调,作为迟滞范围\end{cases} VrefMOS

方法1:反馈改变 V r e f V_{ref} Vref

图3. 反馈法


V p = V r e f R 1 + V o R 2 R 1 + R 2 V_{p}=\frac{V_{ref}R_{1}+V_{o}R_{2}}{R_{1}+R_{2}} Vp=R1+R2VrefR1+VoR2
V o V_{o} Vo有不同输出时, V p V_{p} Vp是不同的,也就是参考电压变了

V r e f + = V r e f R 1 + V o H R 2 R 1 + R 2 V_{ref+}=\frac{V_{ref}R_{1}+V_{oH}R_{2}}{R_{1}+R_{2}} Vref+=R1+R2VrefR1+VoHR2

V r e f − = V r e f R 1 + V o L R 2 R 1 + R 2 V_{ref-}=\frac{V_{ref}R_{1}+V_{oL}R_{2}}{R_{1}+R_{2}} Vref=R1+R2VrefR1+VoLR2

滞回区间为 V r e f + − V r e f − = R 2 ( V o H − V o L ) R 1 + R 2 = R 2 V D D R 1 + R 2 V_{ref+}-V_{ref-}=\frac{R_{2}(V_{oH}-V_{oL})}{R_{1}+R_{2}}=\frac{R_{2}V_{DD}}{R_{1}+R_{2}} Vref+Vref元器件数据手册、IC替代型号,打造电子元器件IC百科大全!

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