技術(shù)世界中的許多基本概念很難處理，因?yàn)樗鼈兊暮x可能具有欺騙性。不幸的是，滯后是這些基本概念之一。 

您可能已經(jīng)嘗試過搜索概念，結(jié)果卻放棄或遇到了您想放棄的復(fù)雜而漫長(zhǎng)的事情。但是，不用擔(dān)心，我們有解決方案！ 

幸運(yùn)的是，我們寫這篇文章是為了將運(yùn)算放大器遲滯的概念分解為一個(gè)簡(jiǎn)單而全面的指南。

你準(zhǔn)備好了嗎？那么，讓我們開始吧！

什么是運(yùn)算放大器中的遲滯？

運(yùn)算放大器圖

資料來源：維基共享資源

一旦我們定義了遲滯這個(gè)詞，運(yùn)算放大器遲滯的話題就會(huì)開始變得有意義。簡(jiǎn)而言之，滯后意味著落后或落后或抵制從前狀態(tài)的變化。另外，在工程中，滯后描述了非對(duì)稱操作，或者更簡(jiǎn)單地說，從 A 到 B 的路徑與 B 到 A 不同。

更重要的是，您可以在磁性、非塑性變形以及運(yùn)算放大器等電子電路（用作比較器）等領(lǐng)域找到滯后現(xiàn)象。

動(dòng)態(tài)專用鎖存比較器

資料來源：維基共享資源

為了進(jìn)一步分解，讓我們看一個(gè)簡(jiǎn)單的示例，以幫助確定運(yùn)算放大器中的滯后意味著什么。

當(dāng)您將 12 伏繼電器連接到可變電源并從 0 到 12 緩慢增加輸入電源電壓時(shí)，您會(huì)注意到在 11 伏附近，繼電器將激活。 

所以，通常，如果你降低這個(gè)電壓，它應(yīng)該關(guān)閉繼電器。但是，事實(shí)并非如此。只有當(dāng)電壓遠(yuǎn)低于 9 伏時(shí)，繼電器才會(huì)關(guān)閉。

現(xiàn)在繼電器的激活和停用閾值之間的差異就是我們所說的電壓滯后。這種電壓滯后就是我們所說的遲滯。

現(xiàn)在，遲滯會(huì)對(duì)電子電路（如單個(gè) BJT 電路）產(chǎn)生負(fù)面影響。它可以防止您在電路上保持任何固定的閾值水平。

因此，大多數(shù)情況下，滯后水平會(huì)降低到可能的最小水平——以保持對(duì)電路閾值的控制。

相比之下，運(yùn)算放大器電路在處理某些操作時(shí)可有效避免滯后效應(yīng)。對(duì)于大多數(shù)運(yùn)算放大器電池充電器電路，沒有遲滯成為一個(gè)很大的缺點(diǎn)。 

因此，在這種情況下，您可以通過在運(yùn)算放大器輸出端和其輸入引腳之一上安裝反饋電阻器來強(qiáng)制將額外的滯后作用到電路中。因此，這將有助于在您的運(yùn)算放大器電路中包含遲滯效應(yīng)。

另一方面，大多數(shù)比較器都帶有內(nèi)置遲滯。這些比較器的值通常在 5mV 到 10mV 之間。此外，這些模擬比較器的內(nèi)部遲滯有助于它們防止因極少量寄生反饋引起的振蕩。

然而，任何更大幅度的外部噪聲都可以阻止這些比較器的內(nèi)部遲滯，即使它足以阻止自振蕩。在這種情況下，只需包含外部滯后就可以解決問題。

工作原理

盡管在某些電路中不需要遲滯，但它在模擬電路中仍然有用，因?yàn)樗兄诳刂茙в芯w管的電路中的開關(guān)。因此，您可以在比較器電路中使用遲滯來設(shè)置輸出波形的占空比。   

注意：運(yùn)算放大器和比較器是這些電路中兩個(gè)重要且同等的組件。更重要的是，運(yùn)算放大器可以用作比較器，但并非所有比較器都可以用作放大器。 

出于這個(gè)原因，這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)可以互換使用，因?yàn)檫t滯對(duì)兩個(gè)電路都很重要。此外，了解這些電路的工作原理對(duì)于了解遲滯在高級(jí)電路中的工作原理大有幫助。

現(xiàn)在，當(dāng)您將兩個(gè)常見的集成電路與運(yùn)算放大器和比較器進(jìn)行比較時(shí)，可以更容易地理解遲滯在其中一些電路中的工作原理以及如何使用它來將這些電路的開關(guān)行為修改為您想要的。

兩種元件的 IC 比較 

來源：快照

您從上圖中獲得的第一印象是這兩個(gè)組件的相似程度。但是，存在差異，例如比較器是接地發(fā)射器，而運(yùn)算放大器則不是。出于這個(gè)原因，比較器的輸出在飽和狀態(tài)下工作良好。另一方面，運(yùn)算放大器的輸出對(duì)于線性運(yùn)算效果更好。

集成電路

比較器中的遲滯

實(shí)際比較器電路中的遲滯負(fù)責(zé)產(chǎn)生穩(wěn)定的開關(guān)行為。當(dāng)您添加正反饋電阻時(shí)，它會(huì)在電路中產(chǎn)生遲滯，從而在輸入信號(hào)增加或減少時(shí)設(shè)置切換閾值。 

這是棘手的部分。

輸入信號(hào)上的雜散噪聲會(huì)影響整個(gè)過程。因此，隨著輸入信號(hào)的增加產(chǎn)生多個(gè)轉(zhuǎn)換。因此，在比較器電路中添加遲滯可以抵消由噪聲引起的任何錯(cuò)誤切換。

運(yùn)算放大器中的遲滯

運(yùn)算放大器中的遲滯類似于正反饋如何在比較器中產(chǎn)生遲滯電壓（不是負(fù)電壓）。因此，這允許運(yùn)算放大器形成施密特觸發(fā)電路。

這就是事情變得有趣的地方。

當(dāng)您將作為閉環(huán)電路的運(yùn)算放大器驅(qū)動(dòng)到飽和（具有遲滯）時(shí)，輸出將飽和并為您提供與比較器相同的結(jié)果。它適用于反相輸入和非反相輸入。

無(wú)遲滯比較器

無(wú)遲滯比較器

來源：快照

這是一個(gè)沒有遲滯的標(biāo)準(zhǔn)比較器電路。對(duì)于該電路，分壓器網(wǎng)絡(luò) Rx 和 Ry 創(chuàng)建課程使用的最小閾值電壓。因此，比較器會(huì)評(píng)估輸入電壓范圍 (Vin) 并將其與固定閾值電壓 (Vth) 進(jìn)行比較，以找出電壓之間的關(guān)系。

現(xiàn)在，將輸入饋電電壓（您要比較）連接到電路的反相輸入端會(huì)產(chǎn)生極性反相的輸出。

因此，只要輸入偏置電流的電壓差比閾值更顯著，輸出就會(huì)靠近負(fù)電源。同樣，如果該點(diǎn)高于輸入?yún)⒖茧妷海瑒t比較器輸出將更靠近正電源軌。 

雖然這種技術(shù)有它的好處，比如確定信號(hào)是否高于設(shè)定的閾值，但它有一個(gè)問題。輸入信號(hào)上的噪聲會(huì)在固定點(diǎn)上方和下方產(chǎn)生多次轉(zhuǎn)換，從而觸發(fā)波動(dòng)的結(jié)果。

無(wú)滯后比較器的輸出

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您可以在上圖中看到多個(gè)轉(zhuǎn)換。想象一下，輸入信號(hào)是一個(gè)溫度參數(shù)，而輸出是一個(gè)關(guān)鍵的溫度應(yīng)用程序，可以使事情變得更加透明。現(xiàn)在，不一致的輸出信號(hào)可能無(wú)法提供您想要的結(jié)果。 

或者，假設(shè)您需要比較器的輸出來運(yùn)行電機(jī)或閥門。在臨界閾值情況下，波動(dòng)的信號(hào)會(huì)多次打開/關(guān)閉閥門。

幸運(yùn)的是，這是 Hysteresis 解決的一個(gè)問題，因?yàn)樗谇袚Q閾值時(shí)完全抵消了不穩(wěn)定的信號(hào)，并提供了一定的抗噪能力。

具有遲滯的比較器

具有遲滯的比較器電路

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現(xiàn)在，這是帶有遲滯的比較器電路圖。此處，電阻器 RH 側(cè)重于滯后的閾值水平。因此，只要輸出電壓變?yōu)檫壿嫺?(5V)，RH 就會(huì)與 Rx 并聯(lián)。因此，允許額外的直流電流流入 Ry 并將閾值 (VH) 限制增加到 2.7v。此外，如果輸入電流不高于閾值電壓 (2.7v)，則輸出響應(yīng)不會(huì)變?yōu)檫壿嫷汀?/span>

然而，當(dāng)輸出為邏輯低時(shí)，Rh 與 Ry 平行。因此，減少流入 Ry 的電流并降低閾值電壓 t0 2.3v。現(xiàn)在，要回到邏輯高電平 (5V)，輸入信號(hào)必須低于 2.3 v。

磁滯比較器的設(shè)計(jì)

因此，為了分解遲滯比較器的設(shè)計(jì)，我們將查看原理圖、組件和設(shè)計(jì)。

示意圖

看看下面的圖表：

遲滯比較器電路原理圖

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所需電子元件

• (1) 印刷電路板 ( PCB )

• 比較器（在這里，您可以使用任何比較器。例如，我們將 TLV3201 用于低功耗應(yīng)用。該比較器具有低靜態(tài)電流）

• 標(biāo)準(zhǔn)金屬膜電阻器 (0.1%)

設(shè)計(jì)要求

• +5v 電源電壓

• 0v 至 5v 輸入

遲滯比較器設(shè)計(jì)

遲滯比較器設(shè)計(jì)公式

來源：快照

對(duì)于設(shè)計(jì)，我們可以使用等式 (1) 和 (2) 來選擇電阻值以創(chuàng)建遲滯閾值電壓（即 VH 和 VL）。另外，您需要選擇具有單一值的 RX。

我們確定我們的 RX 將具有 100k 評(píng)級(jí)。我們選擇了這個(gè)額定值，以便 RX 可以最大限度地減少電流消耗。另一方面，我們使用 576k 值實(shí)現(xiàn)了 Rh。因此，我們確認(rèn)了附錄 A 中的方程 (1) 和 (2)：Rh/Rx = VL/VH – VL。

最后的話

比較器在區(qū)分兩個(gè)信號(hào)電平時(shí)很有用。例如，您可以使用比較器來區(qū)分正常和超溫條件。

此外，比較閾值處的噪聲或信號(hào)變化會(huì)導(dǎo)致多次轉(zhuǎn)換。因此，遲滯在比較器電路中的優(yōu)勢(shì)在于它固定了一個(gè)下限和上限，以解決眾多轉(zhuǎn)換的問題。好吧，這篇文章到此結(jié)束；如果您有任何問題，請(qǐng)隨時(shí)與我們聯(lián)系。