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運(yùn)放自激振蕩和消除

發(fā)布時(shí)間：2023-04-20 責(zé)任編輯：lina

【導(dǎo)讀】我們?cè)谑褂眠\(yùn)放或比較器芯片時(shí)有時(shí)候會(huì)碰到自激振蕩的問題，本文討論自激振蕩形成的原因以及解決辦法。運(yùn)放芯片會(huì)比較 V+ 和 V- 兩個(gè)輸入信號(hào)，當(dāng) V+ > V- 時(shí)，輸出高電平，當(dāng) V+ < V- 時(shí)輸出低電平。

我們?cè)谑褂眠\(yùn)放或比較器芯片時(shí)有時(shí)候會(huì)碰到自激振蕩的問題，本文討論自激振蕩形成的原因以及解決辦法。

運(yùn)放芯片會(huì)比較 V+ 和 V- 兩個(gè)輸入信號(hào)，當(dāng) V+ > V- 時(shí)，輸出高電平，當(dāng) V+ < V- 時(shí)輸出低電平。

有時(shí)候，輸入信號(hào)存在噪聲，因此在參考電壓附近的輕微波動(dòng)會(huì)引起輸出端的振蕩。即使輸入信號(hào)沒有噪聲，比較器本身也會(huì)導(dǎo)致噪聲。

當(dāng)輸出突然從一個(gè)電源軌轉(zhuǎn)變到另外一個(gè)軌的時(shí)候有時(shí)也會(huì)引入噪聲，并且會(huì)通過電源或者輸出電路反射到輸入端。

無論原因是什么，遲滯（hysteresis）也就是受控正反饋，是一種常見的解決辦法。

圖 1a 展示了一個(gè)簡(jiǎn)單的反相比較器電路，閾值 VR = 2V。輸入信號(hào)上的噪聲可能會(huì)導(dǎo)致輸出信號(hào)多次在高低電平簡(jiǎn)切換，形成振蕩。

在圖 1b 中，R1 和 R2 組成的分壓電路對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行分壓，正反饋開關(guān)閾值電壓以產(chǎn)生滯后。

當(dāng)上升的輸入電壓達(dá)到閾值時(shí)，Vo的下降沿將閾值移動(dòng)到較低電壓，從而克服引起抖動(dòng)的噪聲。

上述正反饋解決振蕩的方法同樣適應(yīng)于同相比較器電路：

正向反饋電阻 R1 和 R2 同樣接在 V+ 和 Vout 之間。

遲滯幅度由比較器的輸出電壓擺幅 VOH 以及電阻分壓器的值決定。遲滯帶（hysteresis band） ?VT 根據(jù)輸入信號(hào)的噪聲水平和振蕩大小調(diào)整。

有些比較器有開漏（或集電極開路）輸出。由于輸出電容會(huì)減緩輸出電平升高的速率，這些類型在正向輸出沿上產(chǎn)生遲滯的效果可能稍差，這會(huì)導(dǎo)致較少的閾值更改。

此外，請(qǐng)注意，根據(jù)所選的值，遲滯網(wǎng)絡(luò)將改變輸出電壓，從而降低輸出電壓擺幅。

滯后在上升和下降輸入上產(chǎn)生不同的閾值電壓，這在某些應(yīng)用中可能是一個(gè)缺點(diǎn)。給 R2 串聯(lián)一個(gè)電容會(huì)臨時(shí)改變門限電壓的值，也許會(huì)有足夠長(zhǎng)的時(shí)間讓輸入通過有噪聲的門限范圍。

但如果碰到輸入變化極其緩慢，例如電池電壓，這種方案就行不通。當(dāng)輸入信號(hào)變化速率足夠快的時(shí)候，你可以嘗試這種方法。

一些比較器(比如說 TLV3201) 內(nèi)置了遲滯功能，不再需要外置的電阻。這是通過內(nèi)部的電路結(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)使輸入和輸出不受電路的影響。

對(duì)于大多數(shù)電路而言，這些器件的遲滯帶是有效的。如果需要的話，你可以添加外部電阻。

本文主要內(nèi)容翻譯自 Bruce Trump 的這篇文章：Comparators—what’s all the chatter?

來源：飛多學(xué)堂

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