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迟滞比较器电路结构图及电路分析

CHANBAEK 来源:小陈是个工程师 作者:xiaoxiaodawei 2023-01-13 14:21 次阅读

迟滞比较器对输入电源纹波电压具有一定的稳定性,这期主要从仿真以及测试的来进行验证。

关键词:迟滞比较器;

01电路结构图

电路结构图如图1-1所示:

pYYBAGPA9yeAAqWbAAC7MIZUF_U256.jpg

图1-1

图1-1电路中比较器采用LM339,由于339内部结构,需要使用电阻R2进行上拉处理,输出高电平电压为5V,输出低电平电压为0V。

02电路测试

图1-2所示是测试上行滞回比较器,下面那个下行滞回比较器不做测试,其输出不接电阻R19,以免造成影响:

poYBAGPA9yeAHdw4AAB5nKvZQ1I796.jpg

图1-2 测试上行滞回比较器电路图

测试方法:通过修改电源V1电压改变节点V1的电压,测出回差电压。

03电路分析

图1-1节点一所在的是“上行滞回比较器——带参考电源”,其中V4为参考电源Vref,V1为输入电源Vin,得比较器U3A的电压回差公式为:

poYBAGPA9yeADkj8AAAEBv5j5u0360.jpg

代入数值计算可得:

poYBAGPA9yaAdpxGAAAExDpFSXw133.jpg

当电源V1为5V时,节点1处的电压为:

pYYBAGPA9yaAQurQAAAE5NDGFm8492.jpg

V1所在支路的电阻之后为:

pYYBAGPA9yeAXVZBAAAElNDcbJg282.jpg

其中将电阻R2和电阻R3合并可得:

poYBAGPA9yeAZMLFAAAEfRpuN5E774.jpg

设置节点1为阈值电压3.3V,电源V1电压值为:

poYBAGPA9yaABwqiAAAFeZMYWUg249.jpg

设置节点1处电压每次递减10mV,电源V1每次递减/递增电压为:

poYBAGPA9yeAEnplAAAFXgYTJz8418.jpg

由于式(1.2)求得回差电压为50mV,回差电压的中心电压是以3.3V为中心的,所以理论上节点1的输入电压在(3.275V~3.325V)之间,电压不会发生跃变。

04仿真测试

根据式(1.6)求得的电源V1增加或者减小的改变值,在初始电压4.9368V上加上干扰电压源V5(使用交流电源为干扰电源,设置频率为20K,电压赋值为0.015V),仿真电路图如图1-3所示,交流电源V5设置参数如图1-4所示:

pYYBAGPA9yeABxLTAADrXEkZo70795.jpg

图1-4 测试仿真电流

pYYBAGPA9yeAMxngAABOBjitNA4675.jpg

图1-5 交流电源参数图

更改交流电源的值,从而增加电源V1的纹波电压,测试数据如下所示:

(1)、交流电源V5幅值电压0.015V 电源V1纹波电压:30mV

(2)、交流电源V5幅值电压0.030V 电源V1纹波电压:60mV

(3)、交流电源V5幅值电压0.045V 电源V1纹波电压:90mV

(4)、交流电源V5幅值电压0.060V 电源V1纹波电压:120mV

(5)、交流电源V5幅值电压0.075V 电源V1纹波电压:150mV

测试(1)数据,示波器红色信号为输入电压纹波,黄色信号为输出信号,波形如图1-6所示:

pYYBAGPA9yaARsLdAAChD5ZOsmM418.jpg

图1-6 测试数据(1)

图1-6表明输入信号纹波电压在30mV,输出电压为高电平。

测试(2)数据,示波器红色信号为输入电压纹波,黄色信号为输出信号,波形如图1-7所示:

poYBAGPA9yeAMCRKAACdLXtpd2g645.jpg

图1-7 测试数据(2)

图1-7表明输入信号纹波电压在60mV,输出电压为高电平。

测试(3)数据,示波器红色信号为输入电压纹波,黄色信号为输出信号,波形如图1-8所示:

poYBAGPA9yaAR8gKAACcrqLvoOM836.jpg

图1-8 测试数据(3)

图1-8表明输入信号纹波电压在90mV,输出电压为低电平,从这里输出信号开始变化,但是不会跃变。

测试(4)数据,示波器红色信号为输入电压纹波,黄色信号为输出信号,波形如图1-9所示:

pYYBAGPA9yeANBKVAACn-ZzzyXY494.jpg

图1-9 测试数据(4)

图1-9表明输入信号纹波电压在120mV,输出电压为低电平。

测试(5)数据,示波器红色信号为输入电压纹波,黄色信号为输出信号,波形如图1-10所示:

pYYBAGPA9yeAfKNjAADIEglFOOs742.jpg

图1-10 测试数据(5)

图1-10表明输入信号纹波电压在150mV,输出电压为方波信号,输出电压随着输入信号一起变化,说明纹波电压过大,超过迟滞比较器设定的电压回差。

实际测试表明输入电压纹波在120mV,输出电压发生跃变变化; 理论上节点1的输入电压纹波在50mV之间,电压不会发生跃变,对应的电源V1输入电压纹波在75mV; 与实际测得的120mV,其原因是比较器不是理想的,会存在一定的误差。

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