比较器是几乎每个应用程序都能找到的基本模拟元件。描述比较器的一种方式是它们 1 位 ADC：比较器有两个输入端，其中一个通常用作电压基准，另一个用作输入电压信号。比较器输出将根据输入端的基准和输入电压切换为高电平或低电平。这些元件被广泛使用，特别是在混合信号和控制应用中，如过压和欠压检测和温度传感。

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虽然比较器的概念非常简单，但在实现过程中会有几个常见的设计挑战。为了应对这些挑战，本文将介绍设计师必须处理的三个最常见的设计注意事项，以实现优秀的比较器性能 - 从振动开始。

什么是颤振？

为了演示颤振现象，它将是 LM2903 双路差分比较器设置为同相配置 1)在基准电压下添加噪声 (VREF) 为中心的 1V 峰值三角波中。当输入电压 (VIN) 接近 IN 多个快速转换将出现在基准电压上。

图 1:设置同相比较器

图 2:比较器振动

这些快速转换有时被误认为是振荡；然而，这种行为实际上被称为振动。振动并不意味着设备有缺陷；这是正常的。从比较器的角度来看，它看到信号变得高于和低于基准阈值。即使是基准附近的轻微变化也会导致输出进入转换状态。比较器的响应时间相对较短，只要信号在最大切换频率内发生变化。

振动的原因和影响

振动的主要原因是系统中的噪声，可能有多个来源，包括输入，VREF、电源、元件、原型设计板 - 甚至比较器本身。即使是比较器的噪音也会引起振动，此时输入端连接在一起以获得大约 0mV 内部失调电压 (VOS) 。无论噪声源如何，由于输入电压快速、随机、连续高于和低于基准电压，比较器的输出都会发生振动。

如果不抑制输出上的振动，将成为一个严重的问题。不必要的输出状态转换可能会转向 FET 下游设备如开关提供错误信息并对其进行错误控制，导致系统行为不稳定，系统无效。例如，振动可能导致控制 DC/DC 转换器使能引脚的比较器反复给系统上电和断电。此外，电池电压或温度传感器电压等缓慢运动的信号更容易受到振动的影响，因为信号缓慢地越过基准，这可能会导致更多的噪声越过基准。这可能会意外地激活和停止欠压或过压以及温度保护电路。

振动解决方案

解决振动的主要方法有两种，每种方法都有相应的子集选项。第一个选项是通过正反馈实现外部迟滞。外部迟滞可以有效地增加高于和低于基准的失衡电压阈值。 3 在同相配置下显示外部迟滞的比较器及其传输特性曲线。

图 3:外部迟滞的同相比较器

另一种消除颤振的方法是使用集成或可变滞后的比较器，如 TLV7012.集成迟滞还可以为印刷电路板上的空间节省额外的优势，即消除布局中的元件。

例如，TLV3603 和 TLV3605 引脚用于提供可调内部迟滞。利用 LE/HYS 引脚(见图 4)功能取决于连接引脚和发射极电源电压 (VEE) 之间的电阻值，其中减小电阻会延迟到某个点。如果芯片提供的延迟不够大（大于系统中的噪声），外部延迟仍然可以实现。

图 5:具有外部迟滞和滤波的同比较器

图 6 和图 7 显示了应用迟滞、滤波和适当旁路后产生的波形和电路配置。使用具有迟滞功能的同比较器电路中的公式和所选值 R1=100k?、R5=10k?、VHYST=500mV、VO(max)=5V、VO(min)=110mV 和 VREF=2.5.计算值为 R2=100k?、R3=49.9k? 和 R4=442k?。请注意，所有电阻值都是四舍五入到最近的。 1% 标准电阻值。

图 6:比较器颤振已解决

图 7:具有外部迟滞和滤波设置的同相比较器

结语

为了提高抗噪声（以及随后的振动）能力，可能无法实现某些顺序和精度规格。滤波或滞后可以提高系统性能，但建议同时实施，以尽可能减少振动。请记住，滞后会改变阈值电压，因此应适当选择它们来反映系统的要求。还要注意滤波器如何影响系统的顺序限制。

抗噪声是每个系统的一个重要方面，有助于尽可能减少对比器的干扰，减少不必要的行为。在下一部分讨论输入TI授权代理共模电压范围。