“点”比较器和“段”比较器电路

接线图 2023年07月21日 22:46 214 admin

1、点（单值）比较器
输入信号与一个电压“点”相比较，得到逻辑输出结果。
见图1典型电路，其基准（比较）电压2.5V，系+5V经由R1、R2分压取得，送入比较器N1的同相输入端，输入信号由反相输入端进入。一般比较器典型翻转电压为10mV，即电路的动作灵敏度为±10mV。
输入信号和2.5V基准电压相比较，IN=2.51V时及以上时，OUT端变为+5V高电平；当IN=2.49V及以下时，OUT端变为0V低电平。输入电压是和2.5V这个电压“点”相比较，电路具备较高的灵敏度和比较精度。

“点”比较器和“段”比较器电路第1张
图1 点（单值）比较器典型电路
在给出比较器故障判断的方法之前，我要先行给出电子电路故障检测的总原则：
1）先软件后硬件（针对MCU或DSP系统电路）；
2）先电源后信号（针对硬件电路）；
3）先两端后中间（针对信号传输电路）。
再落实到图1的具体电路：
1）+15V电源、+5V电源正常（及上拉电阻正常）；
2）2.5V基准电压正常；
3）不符合比较器原则，比较器坏。如IN+< IN-，OUT端仍为+5V，说明比较器已坏。
2、段（滞回）比较器
输入信号与一个电压“段”相比较，得到逻辑输出结果。
系统的灵敏度和稳定度永远是一对不可调和的矛盾，设计者两害相权取其轻，在其中取得折衷方案，以牺灵敏度来换取稳定度。而有时，过高的灵敏度恰恰是有害的，是控制系统所不能允许的。这需要采取——添加正反馈支路，使比较器的翻转特性由“点”比较过渡到“段”比较，提升电路的稳定程度。

“点”比较器和“段”比较器电路第2张
图2 段（滞回）比较器的电路构成形式
如温度控制电路，若控制灵敏度过高（如1℃），则会造成加热功率部件不必要的频繁通、断电，严重降低控制部件寿命，引发高故障率。通过用增加温度回差的方法降低控制灵敏度，如将灵敏度控制在±3℃范围以内，既能满足工艺要求，又保障了系统可靠性和稳定性。
图2中的a电路，添加R4正反馈支路，将输出信号“微量”反馈回输入端，使电路由比较2.5V这个电压“点”，变成比较2.5V+反馈量这个电压“段”。反馈的目的是人为增大信号回差（在比较器输出端为高电平时，相当“垫高”了输入信号电压），而使其翻转灵敏度降低。
假定电路初始状态是IN->IN+，则OUT端为低电平状态；当输入信号电压上升使IN+> IN-时，电路翻转OUT端变为高电平，此时输入信号在2.51V之上又 “垫加”了正反馈量，这样一来，电路的动作翻转电平由原来的 “2.5V（±10mV）”这个电压“点”，扩展为“+2.5V+正反馈量至2.49V”这个电压“段”了。
图2中的b电路，为避免输出端为低电平时对基准电压的影响，在R4反馈支路中串联了D1二极管，利用其单向导电特性，实现了有选择的滞回比较。当输入信号高于基准电压时，输出端为低电平，此时基准比较电压为一个固定值；当输入信号低于基准（又称整定）电压时，正反馈支路实现了对整定信号的“抬高”作用，使比较“点”往比较“段”上迈进。同样起到了降低灵敏度提高稳定度的作用。
“点”比较器和“段”比较器是比较器电路中的两个基本电路，其它是在此基础上的扩展性应用。