設(shè)計目標(biāo)

設(shè)計說明

比較器用于比較兩個不同的信號電平，并基于具有較高輸入電壓的輸入創(chuàng)建輸出。比較閾值處的噪聲或信號變化會導(dǎo)致比較器輸出產(chǎn)生多個輸出轉(zhuǎn)換。通過遲滯可設(shè)置上限和下限閾值電壓，以消除由噪聲引起的多個轉(zhuǎn)換。

設(shè)計說明

1. 使用具有低靜態(tài)電流的比較器降低功耗。
2. 遲滯閾值電壓的精度與電路中所用電阻器的容差有關(guān)。
3. 傳播延遲取決于所選比較器的規(guī)格。

設(shè)計步驟

1. 為具有遲滯功能的比較器選擇組件。
   1. 選擇 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. 計算 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. 計算 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. 驗證遲滯寬度。
      ${\mathrm{V}}_{\mathrm{H}}?{\mathrm{V}}_{\mathrm{L}}=\frac{{\mathrm{R}}_1\times {\mathrm{R}}_2}{\left({\mathrm{R}}_3\times {\mathrm{R}}_1\right)+\left({\mathrm{R}}_3\times {\mathrm{R}}_2\right)+\left({\mathrm{R}}_1\times {\mathrm{R}}_2\right)}\times {\mathrm{V}}_{\mathrm{cc}}$
      $=\frac{100\mathrm{k\Omega }\times 100\mathrm{k\Omega }}{\left(576\mathrm{k\Omega }\times 100\mathrm{k\Omega }\right)+\left(576\mathrm{k\Omega }\times 100\mathrm{k\Omega }\right)+\left(100\mathrm{k\Omega }\times 100\mathrm{k\Omega }\right)}\times 5\mathrm{V}=0.399\mathrm{V}$
2. 為沒有遲滯功能的比較器選擇組件。
   1. 選擇 V_th 和 R₄。
      ${\mathrm{V}}_{\mathrm{th}}=2.5\mathrm{V}$
      ${\mathrm{R}}_4=100\mathrm{k\Omega }\text{ (Standard Value)}$
   2. 計算 R₅。
      ${\mathrm{R}}_5=\frac{{\mathrm{V}}_{\mathrm{th}}}{{\mathrm{V}}_{\mathrm{cc}}?{\mathrm{V}}_{\mathrm{th}}}\times {\mathrm{R}}_4=\frac{2.5\mathrm{V}}{5\mathrm{V}?2.5\mathrm{V}}\times 100\mathrm{k\Omega }=100\mathrm{k\Omega }\text{ (Standard Value)}$

設(shè)計仿真

瞬態(tài)仿真結(jié)果

噪聲僅在 0s 到 120μs 之間存在

從 40μs 放大到 110μs

設(shè)計參考資料

德州儀器 (TI)，SBOC515 電路 SPICE 仿真文件，軟件下載

德州儀器 (TI)，具有遲滯功能的比較器，參考設(shè)計

設(shè)計特色比較器