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運放自激振蕩和消除

發(fā)布時間：2023-04-20 責(zé)任編輯：lina

【導(dǎo)讀】我們在使用運放或比較器芯片時有時候會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。運放芯片會比較 V+ 和 V- 兩個輸入信號，當(dāng) V+ > V- 時，輸出高電平，當(dāng) V+ < V- 時輸出低電平。

我們在使用運放或比較器芯片時有時候會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。

運放芯片會比較 V+ 和 V- 兩個輸入信號，當(dāng) V+ > V- 時，輸出高電平，當(dāng) V+ < V- 時輸出低電平。

有時候，輸入信號存在噪聲，因此在參考電壓附近的輕微波動會引起輸出端的振蕩。即使輸入信號沒有噪聲，比較器本身也會導(dǎo)致噪聲。

當(dāng)輸出突然從一個電源軌轉(zhuǎn)變到另外一個軌的時候有時也會引入噪聲，并且會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 展示了一個簡單的反相比較器電路，閾值 VR = 2V。輸入信號上的噪聲可能會導(dǎo)致輸出信號多次在高低電平簡切換，形成振蕩。

在圖 1b 中，R1 和 R2 組成的分壓電路對輸出信號進(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，Vo的下降沿將閾值移動到較低電壓，從而克服引起抖動的噪聲。

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，這會導(dǎo)致較少的閾值更改。

此外，請注意，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)用中可能是一個缺點。給 R2 串聯(lián)一個電容會臨時改變門限電壓的值，也許會有足夠長的時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)輸入信號變化速率足夠快的時候，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)點實現(xiàn)的，同時使輸入和輸出不受電路的影響。

對于大多數(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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