新概念模擬電路——信號(hào)處理電路新概念模擬電路——信號(hào)處理電路新概念模擬電路信號(hào)處理電路\h目錄5.信號(hào)處理電路 1\h5.1.峰值檢測(cè)和精密整流電路 1\hSection108.峰值檢測(cè)電路和精密整流電路 1\h5.2.功能放大器 6\hSection109.有效值檢測(cè)芯片 6\hSection110.程控增益放大器 11\hSection111.壓控增益放大器 17\h5.3.比較器 22\hSection112.運(yùn)放實(shí)現(xiàn)的比較器 22\hSection113.集成比較器及其關(guān)鍵參數(shù) 29\hSection114.比較器的應(yīng)用 39\h5.4.功率放大電路 57\hSection115.功放電路的功率和效率 58\hSection116.甲類功放 60\hSection117.乙類功放和甲乙類功放 63\hSection118.關(guān)于功放的其它知識(shí) 70\h5.5.測(cè)量系統(tǒng)的前端電路 83\hSection119.儀表放大器及其應(yīng)用電路 83\hSection120.儀表放大器使用注意事項(xiàng) 93\hSection121.多種類型的儀表放大器 112\hSection122.其他常見(jiàn)傳感器前端電路 124\hSection123.電阻一二三 130\h5.6.ADC驅(qū)動(dòng)電路 133\hSection124.為什么要給ADC前端增加驅(qū)動(dòng)電路 133\hSection125.單電源標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)放ADC驅(qū)動(dòng)電路 138\hSection126.全差分運(yùn)放形成的ADC驅(qū)動(dòng)電路 165\hSection127.基于全差分運(yùn)放的濾波器 188\h5.7.雜項(xiàng) 194\hSection128.復(fù)合放大器 194\hSection129.用程序控制增益和自動(dòng)增益控制 207\hSection130.電荷放大器和鎖定放大器 231\hSection131.繼電器和模擬開(kāi)關(guān) 243I5.信號(hào)處理電路本章講述一些信號(hào)處理電路。它們很常用，但是很雜亂，難以獨(dú)立成章。因此集合到一起，形成一章。5.1.峰值檢測(cè)和精密整流電路Section108.峰值檢測(cè)電路和精密整流電路峰值檢測(cè)定義所謂的峰值檢測(cè)電路，是及時(shí)發(fā)現(xiàn)被測(cè)波形的正峰值（或者負(fù)峰值），且能立即輸出一個(gè)與正峰值完全相等的直流電壓。理論上的峰值檢測(cè)電路，應(yīng)不受被測(cè)信號(hào)幅度大小、頻率高低影響，輸出如圖Section108-1中綠色線所示。它包括峰值識(shí)別、峰值采樣和峰值保持電路，而峰值識(shí)別一般依賴于對(duì)波形的求導(dǎo)，導(dǎo)數(shù)為0包含正峰值和負(fù)峰值，因此要區(qū)別當(dāng)前狀態(tài)屬于正峰值還是負(fù)峰值。這樣一來(lái)，電路就變得極為復(fù)雜。圖Section108-1峰值檢測(cè)示意圖黑色：輸入待測(cè)波形綠色：理想峰值檢測(cè)波形紅色：實(shí)際峰值檢測(cè)波形t/su/V0V峰值誤差最大跌落均值誤差A(yù)BC圖Section108-2最簡(jiǎn)單的峰值檢測(cè)uIu圖Section108-2最簡(jiǎn)單的峰值檢測(cè)uIuODC值敏感。最簡(jiǎn)單的峰值檢測(cè)電路這種最大值檢測(cè)電路，或者說(shuō)峰值檢測(cè)電路，通?？梢杂脠DSection108-2所示的二極管加電容實(shí)現(xiàn)。它的基本思想是，如果輸入電壓的正峰值高于電容上電壓，就會(huì)通過(guò)二極管給電容充電，一次不行兩次，直到輸入電壓的正峰值等于電容上的電壓。理論上，電容沒(méi)有放電回路，它的電壓應(yīng)該是此前若干個(gè)峰值電壓中的最大值。這種電路最大的問(wèn)題在于，輸出的最大值總是小于輸入峰值。比如輸入一個(gè)幅度為1V的正弦波，輸出電壓可能維持在0.98V左右。理論上，即便存在二極管導(dǎo)通壓降0.7V，輸出最大值與輸入峰值之間的差異也不是0.7V，而是0V。原因是，二極管是逐漸導(dǎo)通的，只要輸出電容電壓小于1V，那么二極管兩端就具有壓差，就會(huì)產(chǎn)生哪怕很微小的充電電流，迫使電容電壓上升，直到為1V。但是，實(shí)際情況是，二極管不是反向完全截止的，它總是存在或多或少的反向漏電流，電容自身也存在電流泄露，在非充電時(shí)段，電容電壓會(huì)緩慢下降。當(dāng)輸出電壓在0.98V時(shí)，二極管兩端的正向壓降產(chǎn)生的充電電流，會(huì)引起電容電壓上升，在非充電階段，電容兩端電壓會(huì)下降，當(dāng)兩者達(dá)到平衡時(shí)，即充電電荷數(shù)等于放電電荷數(shù)時(shí)，電容電壓將維持在一個(gè)均值上，一會(huì)兒充，一會(huì)兒放。因此，此電路要想實(shí)現(xiàn)輸出電壓等于輸入峰值，必須保證二極管的反向漏電流很小。并且，這種電路的輸出準(zhǔn)確性，還與輸入信號(hào)幅度、頻率密切相關(guān)。改進(jìn)的峰值檢測(cè)電路對(duì)上述電路實(shí)施適當(dāng)改進(jìn)，可以有效提高測(cè)量準(zhǔn)確性。如圖Section108-3，Section108-4電路所示為兩種改進(jìn)電路，還有很多種改進(jìn)電路本書(shū)未收錄。這類電路的核心設(shè)計(jì)思想是，將二極管至于反饋環(huán)中，盡量減小其導(dǎo)通電壓對(duì)輸出值的影響。圖Section108-3峰值檢測(cè)改進(jìn)電路1uIuOuO1D1C1A1A2圖Section108-4峰值檢測(cè)改進(jìn)電路2uIuOuO1R1D2D1C1C2A1A2但是，這類電路有以下缺點(diǎn)：具體電路的性能，與所選擇的運(yùn)放、二極管、電容都有密切關(guān)系，僅憑本書(shū)給出的原理圖是難以達(dá)到最優(yōu)效果的。無(wú)法測(cè)量高頻輸入信號(hào)的峰值。理論上單向?qū)щ姷亩O管，在高頻時(shí)會(huì)喪失這個(gè)性能，因此這類電路一般僅能夠?qū)π∮?00kHz以下的波形實(shí)施峰值檢測(cè)。 精密整流定義精密整流電路，也稱為精密檢波電路、或者絕對(duì)值電路，具體怎么稱呼，取決于應(yīng)用場(chǎng)合不同，習(xí)慣叫法不同。其特點(diǎn)均為，將含有正負(fù)極性的交流信號(hào)，轉(zhuǎn)變成只有單一極性的直流信號(hào)。它與一般整流電路的主要區(qū)別在于，輸入和輸出之間沒(méi)有二極管產(chǎn)生的壓降。這有助于用后級(jí)的低通濾波器準(zhǔn)確識(shí)別信號(hào)的大小。精密整流電路分為半波整流、全波整流、非等權(quán)整流三種。圖Section108-5精密整流輸入輸出示意圖a)(半波精密整流b)(全波精密整流c)(非等權(quán)精密整流黑色：輸入信號(hào)，紅色：輸出信號(hào)u/Vu/Vu/Vt/st/st/sV0V0V0半波精密整流半波精密整流電路如圖Section108-6a所示。它有兩個(gè)輸出，根據(jù)自己的需要，可以選擇使用。圖Section108-6b為兩個(gè)輸出端的輸出波形?？梢钥闯?，電路的反饋網(wǎng)絡(luò)中，由兩個(gè)反向的二極管和電阻串聯(lián)，形成了兩個(gè)并聯(lián)的反饋支路。在輸入信號(hào)大于0或者小于0時(shí)，信號(hào)的反饋路徑不同。當(dāng)輸入信號(hào)為正值時(shí)，瞬間加載到運(yùn)放的負(fù)輸入端一個(gè)正值，則輸出一定為負(fù)值，這會(huì)讓上面的反饋通路，即DA支路導(dǎo)通，信號(hào)路徑為綠線所示，使得運(yùn)放工作于負(fù)反饋狀態(tài)。此時(shí)，如果R2A=R1，則根據(jù)虛短、虛短原則，輸出端??OA處為輸入的反相，即：??2????OA=???I=???I??1此時(shí)，由于運(yùn)放負(fù)輸入端為虛短接地，電位為0V，而運(yùn)放的輸出一定是負(fù)值，則下面的支路，即DB支路是不導(dǎo)通的，R2B上沒(méi)有電流，因此??OB與運(yùn)放負(fù)輸入端等電位，均為0V。當(dāng)輸入信號(hào)小于0時(shí)，這個(gè)過(guò)程剛好相反，信號(hào)路徑為電路圖中紅線所示。這就得到了圖Section108-2b的兩個(gè)輸出端波形。全波精密整流和非等權(quán)精密整流在半波整流電路中，利用其中一個(gè)半波輸出信號(hào)uOA或者uOB，與原始輸入信號(hào)進(jìn)行加權(quán)相加，可以得到可控制權(quán)重的整流信號(hào)，合理選擇權(quán)重，可以實(shí)現(xiàn)全波精密整流，以及非等權(quán)精密整流，原理如圖Section108-7所示。u/V0V2uOAt/suIuO/Vt/sV0uO=-(uI+2uOA)圖Section108-7全波精密整流和非等權(quán)整流的形成原理u/VV0kuOAt/suIuO/Vt/sV0uO=-(uI+kuOA)電路如圖Section108-8所示。??2?????I；??I>0 ??OA= ??1 0；??I≤0 ??5 ??5 ?(×?)??I；??I>0??O=???4??I???3??OA=????5??I；??I≤0 ? ??4合理選擇電路中的電阻值，可以實(shí)現(xiàn)等權(quán)或者不等權(quán)的精密整流。比如，R1=R2A=R2B=R4=R5=R，而R3=0.5R，則輸出為全波精密整流。改變R3可以改變正半周權(quán)重，以實(shí)現(xiàn)非等權(quán)整流。DADBR1R2ARB2R3R4R5uIuO圖Section108-8全波精密整流（含非等權(quán)）電路uOAuI利用這種思路，通過(guò)選擇R2A和R2B，先實(shí)現(xiàn)兩個(gè)幅度不同的半波整流，然后將結(jié)果實(shí)施相加，就可以得到正半周和負(fù)半周增益不同的效果。請(qǐng)讀者自行設(shè)計(jì)完成。

5.2.功能放大器放大器分為晶體管、運(yùn)算放大器和功能放大器三類。其中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信號(hào)的放大和信息提取，又不是單獨(dú)晶體管和運(yùn)放的，稱為功能放大器。比如程控增益放大器，首先它是一個(gè)集成放大器芯片，可以對(duì)輸入信號(hào)實(shí)施不同增益的放大，但它又不屬于獨(dú)立的晶體管，也不屬于標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)放，因此將其歸屬于功能放大器(FunctionAmplifier)之列。功能放大器種類繁多，一般包括如下：儀表放大器：兩個(gè)高阻輸入IN+,IN-，一個(gè)或者兩個(gè)輸出，高共模抑制比。程控增益放大器：放大器的增益可由外部數(shù)字量設(shè)置，或者由軟件寫(xiě)入。壓控增益放大器：放大器的增益可由外部控制電壓改變。差動(dòng)放大器：由標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)放和若干個(gè)精密電阻組成的，類似于減法器電路的集成芯片。電流檢測(cè)放大器：專門(mén)用于檢測(cè)負(fù)載電流，且不影響負(fù)載工作。對(duì)數(shù)放大器：多數(shù)實(shí)現(xiàn)輸出電壓為輸入電流的對(duì)數(shù)運(yùn)算?？鐚?dǎo)和跨阻放大器：輸入為電壓、輸出為電流的放大器稱為跨導(dǎo)放大器，輸入為電流，輸出為電壓稱為跨阻放大器。其中的儀表放大器、差動(dòng)放大器和電流檢測(cè)放大器，本書(shū)第3章已有部分介紹，而后2項(xiàng)超出了本書(shū)范圍。特別說(shuō)明，本節(jié)中的有效值檢測(cè)芯片，嚴(yán)格意義講，它不屬于放大器。但是它太特殊了，應(yīng)用非常廣泛，又沒(méi)有地方歸類，暫放與此。Section109.有效值檢測(cè)芯片有效值檢測(cè)芯片，也稱為RMS-DCconvertor，即輸出直流量代表輸入信號(hào)的有效值。比如，給這個(gè)芯片輸入一個(gè)幅度為1V的正弦波，它的輸出一定是直流0.707V。在一定頻率范圍內(nèi)，輸出直流量不隨頻率變化，而僅與輸入信號(hào)的有效值有關(guān)。至少有兩家公司生產(chǎn)有效值檢測(cè)芯片：AnalogDevicesInc.（美國(guó)模擬器件公司，ADI，也稱亞德諾半導(dǎo)體），LinearTechnology（美國(guó)凌利爾特公司，LT）。本節(jié)以ADI公司的\hAD637\h和\hAD737\h為例，闡述其工作原理。\hAD637\h內(nèi)部分析圖Section109-1是\hAD637\h內(nèi)部結(jié)構(gòu)，紅色為外部連線和作者增加的標(biāo)注。其內(nèi)部分為4塊，分別為輸入信號(hào)絕對(duì)值電壓到電流的轉(zhuǎn)換電路（由A1/A2/Q1/Q2組成），單象限平方除法電路（A3和Q1/Q2/Q3/Q4），低通濾波的流壓轉(zhuǎn)換電路(A4)，以及A5組成的閑置緩沖放大器——你可以使用，也可以不使用。至于圖中的Q5，則是為dB型輸出設(shè)置的，與主題分析無(wú)關(guān)。圖中的偏置電路，和失調(diào)調(diào)整管腳，都與主題分析無(wú)關(guān)。首先，輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)A1/A2/Q1/Q2組成的電路，將輸入信號(hào)實(shí)現(xiàn)絕對(duì)值，并將絕對(duì)值轉(zhuǎn)換成了電流I1，有??????2??1=(1)根據(jù)晶體管伏安特性，Q1和Q2具有相同的發(fā)射極電流此它們的uBE相同，有：????1?0.5 ??1=?????????? ????(2)解得：????????對(duì)晶體管Q4，同理可解得：????2=?????ln(??????????對(duì)晶體管Q4，同理可解得：????2=?????ln(??3????????)(4)對(duì)晶體管Q3，可以求得其uBE為：圖Section109-1AD63\h7部結(jié)構(gòu)圖\h內(nèi)0VuX1uX2I4????2?????1=????ln(??1 2?????ln(??3)=????ln(??12 )) ???????? ???????? ??????????3則可解出圖中紅色的I4（原圖標(biāo)注方向有誤）：(????2?????????1)=??12(5)??4=??????????注意此處，晶體管Q4的集電極電流，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)兩個(gè)輸入信號(hào)1、I3的平方除法運(yùn)算，因此此電路稱為單象限平方除法(onequadrantsquarer/divider)電路。再看運(yùn)放A4，配合外部電容，形成了一個(gè)具有低通效果的流壓轉(zhuǎn)換電路，在電容足夠大的情況下，它的輸出是一個(gè)直流電壓，是對(duì)變化量??4??24??的平均值。????????_??????=??????(??4??24??)(6)而對(duì)于運(yùn)放A3來(lái)說(shuō)，它是一個(gè)壓流轉(zhuǎn)換電路：????????_????????3=(7)??24??也就是流過(guò)晶體管Q3的集電極電流。利用式(6)，將式(5)、式(7)代入，得到：??2????????_??????=??????(??4??24??)=??????(????????1_????????24??)=????????1_????????????(??12??242??)??24??將式(1)代入上式，整理為： 2 =??????(??12??242??)=??????(????242????2????242??)=??????(??????2)????????_??????即有：????????_??????=??????(??????2)(8)式(8)表明，輸出????????_??????為輸入信號(hào)的方均根，即有效值。從分析過(guò)程看，輸入信號(hào)可以是直流量，也可以是任意變化量，最終的輸出一定是輸入信號(hào)的有效值。它并不要求輸入信號(hào)必須是正弦波。\hAD637\h對(duì)不同頻率、不同幅度的輸入正弦波，具有不同的輸出準(zhǔn)確性。當(dāng)輸入信號(hào)幅度過(guò)小，或者輸入信號(hào)頻率過(guò)高時(shí)，誤差會(huì)增大。圖Section109-2描述了這種關(guān)系。從圖中看出，當(dāng)輸入10mVRMS正弦信號(hào)時(shí)，頻率為1kHz時(shí)，輸出為0.01V，肉眼看不到誤差，但是頻率增加到10kHz后，輸出開(kāi)始下降，在大約80kHz時(shí)，下降為原始值的0.707倍，圖中用一根±3dB虛線表明了這個(gè)位置——注意圖中有錯(cuò)誤，最下面那個(gè)線的標(biāo)注應(yīng)為10mVRMSINPUT，而不是100mV。圖Section109-圖Section109-\h2\hAD63\h7\h有效值輸出與輸入信號(hào)頻率、幅度的關(guān)系可以看出，當(dāng)輸入信號(hào)有效值在1V到2V時(shí)，針對(duì)同樣的誤差范圍，\hAD637\h具有最大的頻率范圍，比如1V輸入時(shí)，220kHz以下都具有1%以內(nèi)的誤差，2V輸入時(shí)，190kHz以下具有1%以內(nèi)的誤差，而在100mV輸入時(shí)，此誤差的頻率上限為100kHz。比如有一個(gè)1MHz的正弦信號(hào)，要測(cè)量其有效值，如果施加給\hAD637\h的輸入信號(hào)幅度為100mV，則它測(cè)出的結(jié)果大約只有50mV，而輸入為1V有效值時(shí)，其輸出結(jié)果會(huì)小于0.99V，大于0.9V，因?yàn)檫@個(gè)點(diǎn)介于1%誤差線和10%誤差線之間。\hAD737\h內(nèi)部分析\hAD737\h是ADI公司另一種思路的有效值檢測(cè)電路，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖Section109-3所示。第一部分，電流模絕對(duì)值電路一個(gè)FET輸入運(yùn)放，經(jīng)過(guò)兩個(gè)互補(bǔ)推挽晶體管，結(jié)合電阻8kΩ，形成閉環(huán)負(fù)反饋。當(dāng)輸入為正信號(hào)時(shí)，上面晶體管導(dǎo)通，形成電流iP，此電流經(jīng)過(guò)上面4個(gè)晶體管組成的威爾遜電流鏡，形成iPM=iP，注入iIN：????????????=當(dāng)輸入為負(fù)信號(hào)時(shí)，互補(bǔ)推挽中下面晶體通，形成電流iN，直接注入iIN：????????????=???8??因此，此絕對(duì)值電路的輸出為iIN：????????????=第二部分，有轉(zhuǎn)換核心??????1??????=????????×??????????????????1=????ln()對(duì)T3晶體管，由于它的發(fā)射極電流等于T1的射極電流，因此它們具有相同的uBE，T1和T2的基極接在一起，有下式成立：??????2+??????4=??????1+??????3=2??????1??????2=2??????1???????4則T2管的發(fā)射極電流為：2??ln??????)???????4 ??????2 2??????1???????4 ??(????????????1 ????????=????????×?????? =????????×?? ???? =????????×????1=????????×?? ??????????????)2×???????????4?? =??????2× ??????4ln(??????????????即iINM與輸入電流的平方相關(guān)。而此時(shí)，對(duì)于晶體管4來(lái)說(shuō)，如果外接電容足夠大，電容上電壓變化將非常小，近似為固定值uBE4，T4發(fā)射極電流為iAVR，如圖右側(cè)細(xì)化圖?？芍浩渲?，iAVR是iINM的平均值，因?yàn)樯喜淮嬖谥绷麟娏鳎瑒t有：????????=??????(????????)=??????(?????? 2×??????????1??????4??)=??????(??????2×????????1)=????????1 ×??????(??????2)??即有：??????(??)=??????(????2)=1??????(?? ??????????????(??)=??????(????2)=1??????(??8??到此為止，可以得到T4管的發(fā)射極電流即為輸入電流的方均根，即有效值。第三部分，輸出環(huán)節(jié)由T4、T5、T6、T7，恒流源和4個(gè)二極管，以及R8k組成。首先通過(guò)T5將T4管的發(fā)射極電流映射出來(lái)。因?yàn)閮蓚€(gè)晶體管的uBE相同，則它們的iB相同，為了避免兩個(gè)晶體管由于uCE不同而導(dǎo)致iE產(chǎn)生過(guò)大的差異，T6和T7組成的復(fù)合管電路以及恒流源和4個(gè)二極管開(kāi)始發(fā)揮作用。首先，如果T5的集電極電位與其基極電位相同，那么它將和T4管工作狀態(tài)完全相同，此時(shí)一定有（右邊細(xì)節(jié)圖）：????????1=????????那么，T5集電極電流將略小于發(fā)射極電流：??????????2=????????<????????1+??恒流源和4個(gè)二極管組成的恒壓電路，產(chǎn)生了大約4倍的PN結(jié)電壓，經(jīng)過(guò)復(fù)合管消耗2倍PN結(jié)電壓，使得T5管的uCE5約為2倍PN結(jié)電壓，稍高于T4管的uCE4，以彌補(bǔ)????????2的減小，使得下式成立：????????2=????????復(fù)合管存在下式：????????3+????=????????2且???? (1+??)2????????2，特別小。用復(fù)合管可以保證：????????3=????????2=????????而電阻的使用，將此電路演變成電壓輸出： 1 2????????=???8??×????????3=???8??×????????=???8??×??8????????(??????)=???????(??????2)對(duì)于輸入信號(hào)較低頻率時(shí)，電容上的電壓還是會(huì)有一些波動(dòng)，輸出端再使用一個(gè)低通濾波電容，可以使得輸出電壓更為平穩(wěn)。 Section110.程控增益放大器程控增益放大器，英文為ProgramableGainAmplifier，簡(jiǎn)稱PGA。它的增益可以由程序控制，一般有兩種改變?cè)鲆娴姆椒ǎ旱谝?，管腳控制方式：通過(guò)程序或者開(kāi)關(guān)，控制PGA增益管腳的高低電平，以此形成多種狀態(tài)，每種狀態(tài)下，PGA具有不同的增益。比如某PGA具有3個(gè)控制增益的管腳，通過(guò)改變其高低電平，可以產(chǎn)生23=8種狀態(tài)，分別為：000代表增益為1倍；001代表增益為2倍；010代表增益為4倍；……111代表增益為128倍。這種模式的PGA一般應(yīng)用于需要的增益種類不多，或者不需要經(jīng)常變化增益的場(chǎng)合。第二，程序?qū)懭敕绞剑阂话阌肧PI總線，由單片機(jī)發(fā)出SPI命令，將增益控制字寫(xiě)入PGA中，PGA將根據(jù)這些命令決定自己的實(shí)際增益。這種模式的PGA一般用于需要的增益種類較多，或者需要頻繁更換增益的場(chǎng)合。圖Section110-1圖Section110-1PGA103內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖這是一款非常易用的程控增益放大器，它只有一個(gè)輸入端（輸入信號(hào)相對(duì)于第3腳），輸出信號(hào)相對(duì)于地，而增益受控于1、2腳相對(duì)于第3腳的邏輯電平。邏輯信號(hào)來(lái)源于數(shù)字電路提供的邏輯電壓，或者開(kāi)關(guān)提供的邏輯電壓，低電平范圍為-5.6V~0.8V，高電平范圍為2.0V~V+。兩個(gè)邏輯電平輸入端1腳和2腳能夠產(chǎn)生4種邏輯狀態(tài)，其中前3種代表增益為1倍、10倍和100倍，第四種狀態(tài)，即兩者都是高電平，屬于非正常狀態(tài)。PGA204PGA204既是程控增益放大器，又是儀表放大器。它的內(nèi)部主體是一個(gè)三運(yùn)放組成的儀表放大器，具有儀表放大器的一切特征。傳統(tǒng)的儀表放大器，其增益由用戶選擇外部電阻實(shí)現(xiàn)，而PGA204的增益由外部邏輯電平控制，僅此區(qū)別。圖Section110-2圖Section110-2PGA204/205內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖Section110-2是PGA204/PGA205內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，注意PGA205與PGA204的區(qū)別在于，PGA205的增益可選值為1、2、4、8，PGA204的可選值為1、10、100、1000。從結(jié)構(gòu)圖可以看出，它是一個(gè)經(jīng)典的三運(yùn)放儀表放大器（參見(jiàn)本書(shū)第3章Section65中舉例4），有兩點(diǎn)不同之處：第一，它的兩個(gè)輸入端都具有過(guò)電壓保護(hù)電路，第二，它的增益電阻由外部數(shù)字邏輯電平?jīng)Q定，進(jìn)而決定其實(shí)際增益。A0和A1是兩個(gè)數(shù)字邏輯電平輸入腳，可以形成4種不同增益。PGA204/205具有一個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)，它的失調(diào)電壓很小，只有大約50μV。PGA112/113圖Section110-3是PGA112/PGA113內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這個(gè)芯片看起來(lái)復(fù)雜一些。PGA112的可選增益為1、2、4、8……128倍，PGA113為1、2、5、10……200。它與一般的PGA相比，圖圖Section110-3PGA112/113內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖區(qū)別如下：1）它可以實(shí)現(xiàn)較為完善的ADC校準(zhǔn)，圖中MUX單元是6進(jìn)1出的，從上到下分別為1倍校準(zhǔn)電壓VCAL，通道1，GND(CAL1)，0.9倍校準(zhǔn)電壓0.9VCAL(CAL2)，0.1倍校準(zhǔn)電壓0.1VCAL(CAL3)，以及基準(zhǔn)電壓輸入VREF(CAL4)。這樣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)于用軟件消除ADC的增益誤差和零點(diǎn)誤差，非常有用。如何實(shí)施這種校準(zhǔn)，請(qǐng)參閱本芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)。通過(guò)MUX選擇，它可以實(shí)現(xiàn)兩路輸入信號(hào)的分時(shí)測(cè)量。具有單獨(dú)的模擬供電和數(shù)字供電，最后的輸出級(jí)以數(shù)字系統(tǒng)供電，可以保證它與后級(jí)ADC較為安全的銜接。具有獨(dú)立的基準(zhǔn)電壓輸入端，能夠方便實(shí)現(xiàn)雙極信號(hào)到單極信號(hào)的轉(zhuǎn)變。由于控制量較多，它采用了SPI總線實(shí)現(xiàn)的程序?qū)懭敕绞?，與處理器的數(shù)字銜接，而不是前述幾種PGA的管腳控制方式。PGA的模擬部分，是單一正電源供電的，而不是其它PGA采用正負(fù)電源供電。以一個(gè)實(shí)用電路為例，如圖Section110-4所示。該電路的輸入信號(hào)有兩個(gè)，分別為峰峰值200mV的基于0V的雙極信號(hào)VIN0，以及沒(méi)有告知幅度信息，但也是雙極信號(hào)的VIN1，而PGA的輸出要供給后級(jí)ADC，要求信號(hào)變化范圍必須在0V~5V之間，否則就會(huì)超出ADC所能容納的電壓范圍，這就需要將輸入的雙極信號(hào)演變成單極信號(hào)，且對(duì)輸入量實(shí)施指定倍數(shù)的放大。圖中以兩種較為常用的方法，實(shí)施這種雙極到單極的轉(zhuǎn)換。對(duì)于一個(gè)滿幅輸入為0~5V的ADC，一般設(shè)定它的中心電位即2.5V為ADC的信號(hào)靜默電位——即輸入信號(hào)為0時(shí)，ADC承受的實(shí)際電位。這樣，當(dāng)實(shí)際輸入信號(hào)發(fā)生正負(fù)變化時(shí)，ADC承受的輸入電壓將圍繞著2.5V變化，正負(fù)變化范圍是一致的，且是最大的。因此，為整個(gè)電路提供一個(gè)2.5V電位，是重要的。圖Section110-4PGA113模擬部分局部電路本電路中由圖中畫(huà)成一個(gè)電池模樣的2.5V圖Section110-4PGA113模擬部分局部電路2.5V的基準(zhǔn)電壓源，或者將5V供電電壓實(shí)施等電阻分壓，然后經(jīng)過(guò)一個(gè)運(yùn)放跟隨器實(shí)現(xiàn)。第一種方法針對(duì)VIN0進(jìn)行。通過(guò)RA和CA組成高通阻容耦合，使得CH0點(diǎn)在信號(hào)靜默時(shí)保持2.5V，在信號(hào)變化時(shí)，只要頻率足夠高，信號(hào)將全部耦合到CH0點(diǎn)。如果已知輸入信號(hào)頻率為fi，那么必須有：????????2??????????圖中顯現(xiàn)，輸入信號(hào)在CH0點(diǎn)已經(jīng)變成2.4V~2.6V變化，即一個(gè)200mV峰峰值的信號(hào)騎在2.5V的靜默電位上，此后PGA以2.5V靜默電位——信號(hào)參考地，將輸入信號(hào)放大指定的倍數(shù)（由SPI發(fā)送命令實(shí)現(xiàn)），且輸出也騎在2.5V上。按照?qǐng)D中顯現(xiàn)，輸出在0.5V~4.5V變化，說(shuō)明其增益為20倍，選用的是PGA113。這種方法的缺點(diǎn)是，當(dāng)輸入信號(hào)頻率過(guò)低時(shí)，阻容耦合有衰減，它不接受直流信號(hào)。第二種方法針對(duì)VIN1進(jìn)行，采用純電阻耦合，它能實(shí)現(xiàn)直流信號(hào)放大。利用疊加原理分析，可得： ????//???? ????//??????????1=??????1×+???????????????× ????+????//???? ????+????//????設(shè)定其中的RA，根據(jù)對(duì)VCH1的大小、位置要求，可以求解得到另外兩個(gè)電阻值。當(dāng)然，其中的VREF_ADC是外部引入的，一般來(lái)自于供電電壓或者其它的電壓基準(zhǔn)。\hAD8253\hAD8253\h是美國(guó)ADI公司生產(chǎn)的程控增益放大器。它具有10MHz帶寬（1倍增益時(shí)），這在PGA中較為優(yōu)秀。有兩個(gè)增益控制腳A1，A0，可以形成4種增益1、10、100、1000。從圖中可以看出，它還具有另一個(gè)管腳，WR/，其含義是，該芯片的增益控制具有鎖存寫(xiě)入功能，即僅在WR腳出現(xiàn)下降沿時(shí)，當(dāng)時(shí)的A1，A0邏輯電平被LOGIC電路鎖存，此后如果WR沒(méi)有下降沿出現(xiàn)，A1和A0的變化不會(huì)影響PGA的增益。\hAD8253\h也是儀表放大器結(jié)構(gòu)。\hAD8251\h與之類似，只是增益選擇為1、2、4、8。\hAD8250\h的增益選擇為1、2、5、10。圖Section110-圖Section110-\h5\hAD825\h3\h內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖與增益-頻率特性\hAD8231\hAD8231\h具有更多的增益選擇，1、2、4、8……128共8種，因此它具有3個(gè)增益控制管腳，與\hAD8253\h類似，它的增益控制也具有鎖存寫(xiě)入功能。圖Section110-6圖Section110-6AD823\h1\h內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖\hAD8231\h具有極低的失調(diào)電壓，其輸入失調(diào)電壓VI_OS典型值為4μV，最大值為15μV，而“輸出級(jí)失調(diào)電壓”VO_OS也只有典型值15μV。這在程控增益放大器中屬于非常優(yōu)秀的。對(duì)于這類放大器，當(dāng)輸入端接地時(shí)，其輸出電壓不為0，此時(shí)的輸出電壓被稱為“輸出失調(diào)電壓”，用UO_OS表示，可以按照下式計(jì)算：世上沒(méi)有完美的東西，如????_????人羨慕，但是其帶寬下降為2.5MHz。\hLTC6911\hLTC6911\h是凌利爾特公司生產(chǎn)的程控增益放大器。圖Section110-7是其數(shù)據(jù)手冊(cè)上的部分截圖?？梢钥闯觯请p通道的，單端輸入、單端輸出的，同步增益控制的，尾綴分為-1和-2兩種，區(qū)別在于兩者的增益選擇不同。它的內(nèi)部不是儀表放大器結(jié)構(gòu)，而是反相比例器結(jié)構(gòu)，因此其輸入電阻較小，為10kΩ到1.25kΩ，取決于增益大小。圖Section110-\h7圖Section110-\h7\hLTC691\h1\h部分截圖前述的程控增益放大器，都是低頻段的，其工作頻率范圍一般在MHz。在幾百M(fèi)Hz到GHz段，常用一種程控衰減器來(lái)實(shí)現(xiàn)程序控制的增益改變。Hittite公司（已于2014年被ADI公司收購(gòu)）生產(chǎn)的HMC472ALP4E是一顆DC~3.8GHz的衰減器，程控衰減0.5dB~31.5dB，步進(jìn)0.5dB。有6個(gè)數(shù)字輸入狀態(tài)——低電平有效，以控制內(nèi)部的6個(gè)衰減器是否串聯(lián)到信號(hào)鏈中。比如V6、V4、V1為低電平（有效），而V5、V3、V2為高電平，則輸入RF1的信號(hào)，在RF2輸出時(shí)，會(huì)有(0.5dB+2dB+16dB)18.5dB的衰減。 圖Section110-8HMC472內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖Section110-8HMC472內(nèi)部結(jié)構(gòu)Section111.壓控增益放大器壓控增益放大器是一種集成放大器，它的增益可由外部提供的電壓控制，因此它的增益是連續(xù)可調(diào)的，而不像程控增益放大器的離散可調(diào)。不同的公司對(duì)其命名稍有區(qū)別，TI將其命名為VCA，ADI將其歸屬于VGA，這些都不關(guān)鍵，關(guān)鍵的是，它的增益是由一個(gè)外部電壓連續(xù)控制的。在增益調(diào)節(jié)結(jié)果上，它分為dB線性和倍數(shù)線性兩類。在控制方向上，有些芯片可實(shí)現(xiàn)兩種方向可選：電壓增加—增益增加，或者電壓增加—增益減小。在輸入和輸出結(jié)構(gòu)上，它分為單端或者差動(dòng)兩種。以壓控放大器為核心，衍生出很多使用方便的芯片。有些芯片具有自動(dòng)增益控制中需要的幅度檢測(cè)電路，有些芯片具有數(shù)字控制的最大增益選擇，有些芯片甚至還包括程控增益，配合壓控增益實(shí)現(xiàn)大范圍的連續(xù)調(diào)節(jié)。壓控增益放大器的結(jié)構(gòu)圖Section111-1是典型的壓控增益放大器結(jié)構(gòu)，它一般包括信號(hào)輸入端和輸出端，以及增益控制電壓輸入端。不同的放大器在輸入、輸出結(jié)構(gòu)上有區(qū)別，有單端輸入、差分輸入，單端輸出和差分輸出不同的組合。圖Section111-2給出了VCA810外形，以及\hAD8336內(nèi)部結(jié)構(gòu)。VINVOUTVGVCAA=VOUT/VIN=f(VG)VIN+VOUT+VG+VCAA=(VOUT+-VOUT-)/(VIN+-VIN-)=f(VG+-VG-)VIN-VOUT-VG-圖Section111-1壓控增益放大器外部結(jié)構(gòu)圖Section111-2VCA810外型、AD833\h6\h內(nèi)部框圖以\hAD8336\h為例，在信號(hào)通道上，它分為3個(gè)部分：前置放大器PrA，具有兩個(gè)輸入端一個(gè)輸出端；0dB~-60dB的壓控衰減器ATTENUATOR，以及固定34dB的后級(jí)放大器。從中可看出，壓控增益環(huán)節(jié)是靠壓控衰減器實(shí)現(xiàn)的。dB線性和倍數(shù)線性所謂的dB線性(linearindB)是指壓控增益放大器的增益，以dB為單位與外部加載的控制電壓VG成線性關(guān)系。即A(dB)=a0(dB)+kVG多數(shù)壓控增益放大器滿足dB線性。所謂的倍數(shù)線性(linearinV/V)是指壓控增益放大器的增益，以倍數(shù)為單位與外部加載的控制電壓VG成線性關(guān)系。即A(V/V)=a0(V/V)+kVG圖Section111-3是兩種控制關(guān)系的示意圖。左圖是dB線性的\hAD8337\h，可看出當(dāng)控制(a)AD8337——dB(a)AD8337——dB線性(b)LMH6503——倍數(shù)線性電壓VGAIN在-600mV~600mV變化時(shí)，它的增益大約變化了24dB，呈現(xiàn)出一個(gè)增益變化比例GainScale=24dB/1.2V=20dB/V，即每V電壓變化引起20dB的增益變化。這是我們估算的，不一定準(zhǔn)確，查看\hAD8337\h數(shù)據(jù)手冊(cè)，GainScale=19.7dB/V。據(jù)圖可以寫(xiě)出增益—電壓表達(dá)式：A(dB)=12dB+VGAIN×19.7dB/V而右圖是國(guó)家半導(dǎo)體公司(NationalSemiconductor)的LMH6503，是一款倍數(shù)線性的壓控增益放大器。從圖中可看出，當(dāng)VG在-1V到1V變化時(shí)，增益差不多從0.1倍變化到10倍。因此它也存在一個(gè)增益變化比例GainScale=(10-0.1)/2V=4.95/V。據(jù)圖可估算出下式成立：A(V/V)=4.5+4.95×VGTI的VCA810/820德州儀器公司生產(chǎn)的VCA810，是一款輸入直接耦合的（可接受直流輸入）壓控增益放大器，當(dāng)控制電壓在0V~-2V之間時(shí)，它的增益從-40dB變到40dB，為dB線性類。其結(jié)構(gòu)圖如圖Section111-4。VCA810為差分輸入、單端輸出結(jié)構(gòu)，控制電壓為單端輸入。隨著控制電壓增加，將使得增益減小，即它屬于負(fù)控制方向。這有利于實(shí)現(xiàn)AGC功能——輸出幅度越大，會(huì)導(dǎo)致增益越小，迫使輸出幅度趨于穩(wěn)定。VCA810具有恒定帶寬，約為35MHz。VCA820也是德州儀器產(chǎn)品，它的帶寬更寬，約為150MHz，但是其增益調(diào)節(jié)范圍只有40dB。圖Section111-5是包括內(nèi)部結(jié)構(gòu)的應(yīng)用電路圖。圖Section111圖Section111-4810內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖除了在性能上與VCA810有所區(qū)別，在使用方法上，VCA820也有更大的靈活性。最主要的是其增益變化范圍是可以由設(shè)計(jì)者自行設(shè)定的。從結(jié)構(gòu)圖可以看出，它的工作流程分為如下幾步，第一，將差分輸入電壓，通過(guò)外部電阻RG，轉(zhuǎn)變成內(nèi)部電流IRG，第二，經(jīng)過(guò)一個(gè)2倍電流放大器，進(jìn)入壓控的核心，以電流形式輸出I，最后經(jīng)運(yùn)放和外部電阻RF的配合，圖Section111-5820內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖I2IRGIRG電流鏡得到輸出電壓：??????+????????????????=??×????=??(????)×2??????×????=??(????)×2×????????=??(????)×????????×(??????+????????)其中，Gmax稱為最大增益，由兩個(gè)電阻決定，且范圍必須在2倍~100倍之間，g(VG)是一個(gè)無(wú)量綱的，VG為自變量的函數(shù)，在VG介于0V~2V之間時(shí)，近似滿足：??????(????)=0.01×101??即，VG=2V時(shí)，具有最大增益1倍，VG=0V時(shí)，具有最小增益0.01倍，電壓調(diào)節(jié)增益的范圍為100倍，即40dB。ADI的\hADRF6516/\h6510\hADRF6516\h/\h6510\h是雙路相同增益差分入—差分出，含50dB連續(xù)電壓控制增益范圍、數(shù)字增益可選，程控濾波器的壓控增益放大器。它們都具有靈活的，可以調(diào)節(jié)輸出共模電壓的輸出級(jí)，有利于直接與ADC相連（驅(qū)動(dòng)）。它們的模擬系統(tǒng)都是單電源供電的，可以接受直接耦合，也可以接受交流耦合。\hADRF6516\h有3處數(shù)字增益控制環(huán)節(jié)，前置3dB/6dB，輸出級(jí)6dB/12dB，壓控級(jí)的50dB范圍最大增益可選為28dB或者22dB；有一個(gè)連續(xù)電壓控制增益的壓控級(jí)，受壓控最大增益控制，其增益調(diào)節(jié)范圍在(-22dB~28dB)或者(-28dB~22dB)。這給增益設(shè)置帶來(lái)了很大的靈活性。圖Section111-6是\hADRF6516\h的結(jié)構(gòu)圖。圖Section111圖Section111-\h6\hADRF651\h6\h內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖而\hADRF6510\h只有一處數(shù)字控制增益環(huán)節(jié)，用一個(gè)GNSW腳的高低電平控制一個(gè)前置的6dB或者12dB，連續(xù)電壓控制增益的壓控級(jí)產(chǎn)生-5dB到45dB，范圍為50dB的增益調(diào)節(jié)。這使得其總增益可在1dB到51dB連續(xù)、或者7dB到57dB連續(xù)調(diào)節(jié)。圖Section111-7是\hADRF6510\h的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。圖Section111圖Section111-\h7\hADRF651\h0\h內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖\hADRF6516\h具有一個(gè)6階低通濾波器，截止頻率可程控，由1MHz開(kāi)始步進(jìn)1MHz至31MHz（5位數(shù)字量控制），而\hADRF6510\h從1MHz開(kāi)始步進(jìn)1MHz至30MHz（5位數(shù)字量控制），略有差別。

5.3.比較器比較器，具有兩個(gè)模擬電壓輸入端UIN+和UIN-，一個(gè)數(shù)字狀態(tài)輸出端UOUT，輸出端只有兩種狀態(tài)，用以表示兩個(gè)輸入端電位的高低關(guān)系：????????=????;??????????+>???????????????=????;??????????+<???????其中的UH代表高電平，UL代表低電平，具體的電位值，取決于系統(tǒng)的定義。比如常見(jiàn)的數(shù)字系統(tǒng)中，有用3.3V代表高電平，0V代表低電平，也有用+12V代表高電平，-12V代表低電平。它們無(wú)非就是兩個(gè)可以明顯區(qū)分的電位。Section112.運(yùn)放實(shí)現(xiàn)的比較器根據(jù)比較器的定義，一般采用兩種方法實(shí)現(xiàn)比較器的功能：專用的比較器，以及用運(yùn)放實(shí)現(xiàn)的比較器。本節(jié)講述用運(yùn)放實(shí)現(xiàn)的比較器。雖然多數(shù)場(chǎng)合下生產(chǎn)廠家不建議用運(yùn)放做比較器，但在要求不高的場(chǎng)合，以及一些特殊場(chǎng)合，運(yùn)放是可以作為比較器使用的。最簡(jiǎn)單的基于運(yùn)放的比較器比較器應(yīng)用時(shí)，一般都是將一個(gè)輸入端接成固定電位，稱為基準(zhǔn)，用UREF表示，用另一個(gè)輸入端接被測(cè)電位uI，用于衡量被測(cè)電位uI到底是大于還是小于UREF。如圖Section112-1是一個(gè)比較器的常用連接圖，圖Section112-2是它的輸入輸出伏安特性曲線。此圖中輸出只有兩種狀態(tài)，分別為UH，代表輸入電壓高于基準(zhǔn)電壓，UL，代表輸入電壓低于基準(zhǔn)電壓。UREFuIUIN+UIN-UOUT圖Section112-1理想比較器uI/VuOUT/VUHULUREF0圖Section112理想比較器輸入輸出伏安特性u(píng)OUT圖Section112-3是一個(gè)用運(yùn)放實(shí)現(xiàn)的比較器。實(shí)際運(yùn)放具有極高的開(kāi)環(huán)增益，當(dāng)輸入電壓大于基準(zhǔn)電壓時(shí)，兩者的差值（正值）乘以極大的開(kāi)環(huán)增益，一般都會(huì)超過(guò)正電源電壓，而使運(yùn)放實(shí)際輸出為正電源電壓（假設(shè)運(yùn)放為軌至軌運(yùn)放）。當(dāng)輸入電壓小于基準(zhǔn)電壓時(shí)，兩者的差值（負(fù)值）乘以極大的開(kāi)環(huán)增益，一般都會(huì)低于負(fù)電源電壓，而使運(yùn)放的實(shí)際輸出為負(fù)電源電壓，其伏安特性如圖Section112-4所示。僅在輸入電壓非常接近于基準(zhǔn)電壓時(shí)，運(yùn)放的輸出是一個(gè)不確定的值（圖Section112-4中紅色虛線內(nèi)）。這個(gè)區(qū)域稱為比較器的不靈敏區(qū)。很顯然，理想運(yùn)放組成的比較器，不靈敏區(qū)為0。UREFuIUIN+UIN-UOUT圖Section112運(yùn)放組成的比較器+VCC-VEEV+CC-VEEuI/VuOUT/VUREF0圖Section112-4運(yùn)放組成的比較器伏安特性u(píng)OUT按照目前這個(gè)思路，讀者一定會(huì)想到，比較器的不靈敏區(qū)越小越好，或者說(shuō)，比較器越靈敏越好。但是，實(shí)際應(yīng)用中，卻恰恰相反。問(wèn)題來(lái)源過(guò)于敏感的人——你原本無(wú)意的一個(gè)眼神，他就能從中讀出你的內(nèi)心——會(huì)給朋友帶來(lái)很大的交往壓力。與此類似，過(guò)于靈敏的比較器也會(huì)給控制系統(tǒng)帶來(lái)煩惱。如圖Section112-5所示，我們希望知道紅色信號(hào)中，有多少個(gè)較大的涌動(dòng)，圖中可見(jiàn)有兩個(gè)，用一個(gè)比較器以綠色電壓作為基準(zhǔn)，可以在輸出端得到兩個(gè)明顯的數(shù)字電平脈動(dòng)。但是，紅色的輸入信號(hào)中不可避免的包含噪聲波動(dòng)，如果將其接入一個(gè)電壓增益為無(wú)窮大的，無(wú)比靈敏的比較器，輸出的數(shù)字量脈沖就不再是2個(gè)，而是非常多。圖中右側(cè)，是對(duì)淺藍(lán)色區(qū)域?qū)嵤r(shí)間軸放大后的波形，可見(jiàn)紅色波形中的噪聲，圍繞著基準(zhǔn)電壓來(lái)回翻轉(zhuǎn)，由于比較器非常靈敏，這些翻轉(zhuǎn)都被輸出呈現(xiàn)出來(lái)——6個(gè)小脈沖，加上一個(gè)寬脈沖。圖Section112-5過(guò)于敏感的比較器產(chǎn)生的后果紅色：輸入信號(hào)綠色：基準(zhǔn)電壓黑色：比較器輸出對(duì)淺藍(lán)色區(qū)域在時(shí)間軸放大我們其實(shí)不需要這些靈敏的輸出翻轉(zhuǎn)。怎么辦呢？有很多其它方法可以解決這個(gè)問(wèn)題，比如在后期的軟件處理中，剔除掉過(guò)于頻繁的翻轉(zhuǎn)。而在硬件上，有一種新的比較器結(jié)構(gòu)——遲滯比較器，可以解決這類過(guò)于靈敏帶來(lái)的問(wèn)題。遲滯比較器工作原理前面所述的比較器，只有一個(gè)固定的基準(zhǔn)電壓，稱為單門(mén)限比較器。而遲滯比較器如圖Section112-6所示，它具有隨輸出狀態(tài)變化的兩個(gè)比較基準(zhǔn)，這是它最為奇妙的地方。圖Section112-6遲滯比較器uOuIR2R1+VCC-VEE圖Section112-7遲滯比較器工作原理+VCC-VEEuO/VuI/V0kVCC-kVEE○A○B(yǎng)○C○D遲滯比較器的工作原理如圖Section112-7所示。讓我們從輸入輸出伏安特性來(lái)分析：不管當(dāng)前比較器的輸出是什么狀態(tài)，當(dāng)輸入電壓足夠負(fù)時(shí)，運(yùn)放的負(fù)輸入端（接輸入）總是小于正輸入端電壓，因此輸出一定是正電源電壓+VCC，輸入輸出工作點(diǎn)如圖○A點(diǎn)，此時(shí)運(yùn)放的正輸入端作為比較基準(zhǔn)，為kVCC：??1??=??1+??2隨著輸入電壓逐漸增大，工作點(diǎn)沿著紅色線一直向右移動(dòng)，比較器一直維持著+VCC輸出，直到○B(yǎng)點(diǎn)，輸入電壓大于kVCC，此時(shí)運(yùn)放的正輸入端電壓小于負(fù)輸入端電壓，輸出變?yōu)?VEE，即圖中○B(yǎng)點(diǎn)處的紅色跌落。此時(shí)，奇妙的是，比較基準(zhǔn)立即改變：由原先的kVCC變?yōu)?kVEE，其含義是，即便此時(shí)輸入電壓發(fā)生輕微的逆向翻轉(zhuǎn)，比較器也不翻轉(zhuǎn)。因此，從○B(yǎng)點(diǎn)到○C點(diǎn)，紅色線一直向右，然后以綠色線回轉(zhuǎn)，到達(dá)kVCC處，比較器并不翻轉(zhuǎn)，而要沿著綠色線一直到○D點(diǎn)，即uI小于-kVEE，比較器才重新回到高電平。這個(gè)比較器的輸出狀態(tài)，并不僅僅與輸入狀態(tài)相關(guān)，還與當(dāng)前的輸出狀態(tài)有關(guān)，使得輸入輸出伏安特性曲線，呈現(xiàn)出一種類似于磁滯回線的形態(tài)，因此稱之為遲滯比較器。舉一個(gè)例子：你是普通班的學(xué)生，你的成績(jī)作為輸入，比較基準(zhǔn)為90分，如果你成績(jī)大于等于90分，就可以進(jìn)入拔尖班，成績(jī)低于90分就得回到普通班——這就是普通的單門(mén)限比較器。如果你不幸，平均考試水準(zhǔn)就是90分左右，那么你慘了，今天進(jìn)拔尖班，明天被踢出來(lái)，后天又進(jìn)去了。這會(huì)造成每次考試都有大量的學(xué)生進(jìn)出拔尖班，很混亂。而遲滯比較器是這樣的：要想進(jìn)入拔尖班，考試成績(jī)得大于等于95分，要想離開(kāi)，成績(jī)得小于等于85分。這樣，就誕生了兩個(gè)比較點(diǎn)，高點(diǎn)95分，低點(diǎn)85分。這樣就會(huì)使得班級(jí)比較穩(wěn)定。為了謀求穩(wěn)定，生活中與此類似的事情很多?？照{(diào)機(jī)的控制來(lái)源于室內(nèi)溫度與設(shè)定溫度的比較，熱了，就打開(kāi)制冷機(jī)，冷了，就關(guān)閉。但是它一定有至少兩個(gè)設(shè)定基準(zhǔn)溫度，否則制冷機(jī)就會(huì)頻繁關(guān)閉、啟動(dòng)，因此它內(nèi)部也是一個(gè)遲滯比較器。遲滯比較器，看起來(lái)比較遲鈍，但帶來(lái)的好處是，只有明確的、強(qiáng)有力的輸入，才能引起輸出改變，而一旦改變，想要回去，得特別厲害的反向動(dòng)作，才能實(shí)現(xiàn)。因此，圖Section112-5的那些小擾動(dòng)，就不再會(huì)引起輸出的頻繁變化，如圖Section112-8所示。uO/VuI/V0kVCC-kVEEVCC-VEE0t/st/s圖Section112-8遲滯比較器抵抗毛刺波形但是，這種對(duì)小擾動(dòng)的不敏感是有限度的。如上圖，當(dāng)一個(gè)毛刺的幅度超過(guò)兩個(gè)基準(zhǔn)電壓（也稱為閾值電壓）的差值時(shí)，即圖中兩根綠線之間的電壓，仍會(huì)引起不期望的輸出翻轉(zhuǎn)。多種形態(tài)的遲滯比較器圖Section112-6僅是遲滯比較器的一種。第一，它的伏安特性曲線是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的；第二，它的兩個(gè)閾值電壓是基于0V對(duì)稱的。當(dāng)把圖中R1下端不接地，而接一個(gè)基準(zhǔn)電壓UREF時(shí)，就變成了更為通用的遲滯比較器，如圖Section112-9所示，它的伏安特性如圖Section112-11所示，可以看出這是一個(gè)順時(shí)針遲滯比較器。圖Section112-10是逆時(shí)針遲滯比較器，它的伏安特性如圖Section112-12所示。以圖Section112-9為例分析其關(guān)鍵值：假設(shè)運(yùn)放輸出高電平為UOH（對(duì)理想運(yùn)放來(lái)說(shuō)，此值為VCC），輸出低電平為UOL，那么對(duì)輸入信號(hào)，電路有兩個(gè)比較翻轉(zhuǎn)點(diǎn)，較大的一個(gè)稱為????+，較小的稱為?????。設(shè)正反饋系數(shù)為k，k值越接近于1，說(shuō)明反饋越強(qiáng)烈，遲滯窗口越寬：??1??=??1+??2(Section112-0)當(dāng)輸出為高電平時(shí)，翻轉(zhuǎn)點(diǎn)為：????+=????????+????????(1???)(Section112-1)當(dāng)輸出為低電平時(shí)，翻轉(zhuǎn)點(diǎn)為：?????=????????+????????(1???)(Section112-2)如果UOH=-UOL，即輸出對(duì)稱，可以得到更為直觀的表達(dá)，如圖Section112-11所示：????+=(1???)????????+0.5??????，?????=(1???)?????????0.5??????其中，??????代表兩個(gè)比較閾值之間的電壓寬度，或者叫窗口電壓。合理的選擇電路結(jié)構(gòu)，選擇電阻值，可以做出符合設(shè)計(jì)要求的遲滯比較器：可改變順逆結(jié)構(gòu)，可以改變中心閾值，可以改變閾值窗口電壓。 舉例1：輸入信號(hào)在0V~5V之間，含有單次幅度最大1V的噪聲。設(shè)計(jì)一個(gè)比較器電路，要求當(dāng)輸入信號(hào)較低時(shí)，輸出0V，輸入信號(hào)較高時(shí)，輸出5V，能抑制噪聲引起的誤翻轉(zhuǎn)。解：首先確定電路結(jié)構(gòu)，有兩個(gè)選擇：順時(shí)針或者逆時(shí)針遲滯比較器。從伏安特性可以看出，逆時(shí)針電路中，當(dāng)輸入信號(hào)很小時(shí)，其輸出為低電平，輸入信號(hào)較大時(shí)，輸出高電平，而順時(shí)針電路剛好相反。因此選擇逆時(shí)針電路。其次，決定運(yùn)放的供電電壓。從題目要求看，輸出高電平為5V，低電平為0V，因此運(yùn)放的供電電壓應(yīng)確定為+5V和0V。至此，電路結(jié)構(gòu)如圖Section112-13所示。圖Section112-13舉例1電路結(jié)構(gòu)uOuIR2R1+5VUREF圖Section112-14舉例1實(shí)際電路uOuIR2R1+5VUREF5kΩ2kΩ2kΩkΩ2C10μF第三，求解關(guān)鍵值，包括電阻值和基準(zhǔn)電壓值。因電路結(jié)構(gòu)不同于前述順時(shí)針電路，必須重新分析。電路的兩個(gè)比較閾值電壓均發(fā)生在使得運(yùn)放正輸入端電位等于UREF處，因此有： ??2 ??1??+=?????+5V×=???????? ??1+??2 ??1+??2 ??2 ??1??+=????++0V×=??????????1+??2??1+??2解得兩個(gè)關(guān)鍵閾值電壓為： ??1 ??1+??2 ??1+??2 ??1 ?????=(?????????5V× ) =???????? ?5V ??1+??2 ??2 ??2 ??2(Section112-4)??1+??2????+=??????????2(Section112-5)根據(jù)題目要求，輸入信號(hào)中存在1V噪聲，因此兩個(gè)閾值電壓之差至少為1V。為保險(xiǎn)起見(jiàn)，選擇UWD=2V。而中心閾值一般選擇信號(hào)的中心，為2.5V。所以有：??1 ????+??????=??????=2V=5V ??2 ????++????? ??1+??2 ??1 2 =2.5V=???????? ??2 ?2.5V??2據(jù)此，解得： ??1 2 ??2=；????????=3.5V×=2.5V ??2 5 ??1+??2取R2=5kΩ，R1=2kΩ，UREF=2.5V，完成電路設(shè)計(jì)。如圖Section112-14所示。其中基準(zhǔn)電壓2.5V依靠?jī)蓚€(gè)2kΩ電阻分壓實(shí)現(xiàn)，并聯(lián)的10μF電容可以降低電源噪聲的影響。 舉例2：輸入信號(hào)在0V~5V之間，含有單次幅度最大1V的噪聲。設(shè)計(jì)一個(gè)比較器電路，要求當(dāng)輸入信號(hào)較低時(shí)，輸出5V，輸入信號(hào)較高時(shí)，輸出0V，能抑制噪聲引起的誤翻轉(zhuǎn)。解：此例與上例唯一的區(qū)別在于輸入輸出關(guān)系剛好相反。因此，必須選擇順時(shí)針遲滯比較器。根據(jù)前述分析，可知兩個(gè)比較閾值電壓分別為：????+=3.5V；?????=1.5V設(shè)??1=????1+??2利用式(Section112-1)和式(Section112-2)： ??1 ??2????+=??????+????????=5??+????????(1???)=3.5 ??1+??2 ??1+??2 ??1 ??2?????=???????+????????=0+????????(1???)=1.5??1+??2??1+??2解得，k=0.4，????????=2.5V。取電阻R1=2kΩ，根據(jù)k=0.4，計(jì)算出R2=3kΩ，據(jù)此設(shè)計(jì)電路如圖Section112-15所示。但是這個(gè)電路還不實(shí)用。第一，圖中的2.5V還需要另外制作一個(gè)電源來(lái)提供。第二，沒(méi)有選擇合適的E系列電阻值。為此，修改電路如圖Section112-16所示。電路中用戴維寧等效原理，將2.5V串聯(lián)2kΩ變?yōu)?V經(jīng)兩個(gè)分壓電阻R1A和R1B提供。要求R1A等于R1B，且它們的并聯(lián)值等于2kΩ。同時(shí)，對(duì)所有計(jì)算電阻實(shí)施E96系列選擇，得到如圖所示的電阻值。圖Section112-15舉例2電路uOuIR2R1+5V2kΩ3kΩV2.5圖Section112-16舉例2實(shí)用電路uOuIR2RB1+5V4.02kΩkΩ3.01RA1kΩ4.02 Section113.集成比較器及其關(guān)鍵參數(shù)使用運(yùn)放做比較器，是教科書(shū)中常見(jiàn)的。但是在實(shí)際應(yīng)用中，一般很少使用運(yùn)放作為比較器，而使用專門(mén)生產(chǎn)的集成比較器。幾款常見(jiàn)的集成比較器1）LM393：這是德州儀器公司(TI)生產(chǎn)的一款雙比較器，一套電源服務(wù)于內(nèi)部?jī)蓚€(gè)獨(dú)立的比較器，其管腳頂視如圖Section113-1所示。每個(gè)比較器有兩個(gè)輸入端，一個(gè)輸出端，圖圖Section113-1LM393管腳圖其簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)如圖Section113-2所示。圖Section113-2圖Section113-2LM393簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖Ta1T2aT2bTb1Ta3T3bT4T5從圖中可以看出，該比較器分為輸入級(jí)差動(dòng)放大電路（圖中前6個(gè)晶體管T1a~T3b和一個(gè)80μA恒流源），為雙入單出型，其輸出為晶體管T3b的集電極；此后為第二級(jí)單入單出放大電路，由T4和80μA恒流源負(fù)載組成，為共射極高增益放大；輸出級(jí)由T5組成，為一個(gè)集電極開(kāi)路晶體管。集電極開(kāi)路的晶體管，主要用于靈活設(shè)定輸出電平，必須外接直流電壓和電阻，才能正常工作。其正常使用方法如圖Section113-3所示，在集電極輸出端外接了一個(gè)電阻RC，一個(gè)直流電源VCC，其原理如下：當(dāng)受前級(jí)影響，T5可能工作于兩種狀態(tài)：飽和狀態(tài)，或者截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)T5處于飽和狀態(tài)時(shí)，CE之間電壓為晶體管飽和壓降，約為0.1~0.3V，此時(shí)輸出電壓uO即為此值，即所謂的低電平輸出。當(dāng)T5處于截止?fàn)顟B(tài)，電阻RC上只有極為微小的漏電流，不足以產(chǎn)生明顯的壓降，此時(shí)輸出電壓uO為VCC，由用戶自行選定。+VCCRCuO比較器T5圖Section113a集電極開(kāi)路輸出低電平+VCCRCuO比較器T5圖Section113b集電極開(kāi)路輸出高電平這樣做，可以靈活的，由用戶自行設(shè)定輸出電平大小。常見(jiàn)的方法是將后級(jí)數(shù)字電路的供電電壓作為VCC，這樣，輸出的高低電平就自然與后級(jí)匹配。舉例1：輸入信號(hào)為10kHz正弦波，幅度為10V，直流偏移量0V。要求設(shè)計(jì)一個(gè)比較電路，不考慮噪聲抑制，后級(jí)數(shù)字電路輸入電阻為無(wú)窮大。要求當(dāng)輸入信號(hào)為正半周時(shí)，輸出為高電平，在2.5V~5V之間，當(dāng)輸入信號(hào)為負(fù)半周時(shí)，輸出為低電平，在0V~0.5V之間。正弦信號(hào)過(guò)零點(diǎn)與輸出數(shù)字信號(hào)的變化點(diǎn)之間延遲不超過(guò)2μs。解：對(duì)最后一條要求，即延遲時(shí)間小于等于2μs，這涉及到比較器的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：傳輸延遲，tpd。具體介紹在本節(jié)后半部分講解，對(duì)LM393來(lái)說(shuō)，在大幅度輸入信號(hào)情況下，此值為典型值0.3μs。符合本例要求。同時(shí)，LM393的供電電壓可以高達(dá)30V以上，輸入電壓范圍可以在0V~VCC-1.5V，當(dāng)30V供電時(shí)，可以高達(dá)0V~28.5V。如果將輸入幅度為10V的正弦波實(shí)施15V提升，那么輸入信號(hào)范圍為5V~25V，滿足LM393的要求。因此，可以采用LM393實(shí)現(xiàn)本例要求。設(shè)計(jì)電路如圖Section113-4所示。圖中，直流電源V1為30V，給比較器供電，以保證比較器的輸入端可以承載0V~28.5V的模擬電壓輸入。直流電源V2為5V，配合電阻R5，給集電極開(kāi)路結(jié)構(gòu)供電，當(dāng)輸出晶體管飽和導(dǎo)通時(shí)，輸出電壓VF2小于0.3V，晶體管截止時(shí)，輸出電壓接近5V。圖中電容C2和電阻R2、R1實(shí)現(xiàn)了15V提升電路，將原本基于0V的幅度10V的正弦波，移位到15V為直流偏移量，幅度為10V的正弦波。這是一個(gè)高通電路，截止頻率為： 1 1 ????= = =3.183Hz 2?????? 2??(??1//??2)??2當(dāng)10kHz信號(hào)輸入時(shí)，據(jù)式(Section79-5)，此電路的增益為： 1 1???(??)=????×=1×=0.999999951+(????0)2 1+(100003.183)2相移為式(Section79-6)，超前的：????(??)=tan?10=tan?13.183=0.018237°?? 10000換算成時(shí)間，約為： ??(??) 0.018237???=??×=100??s×≈5ns 360° 360由此可見(jiàn)，此高通電路在完成15V提升的同時(shí)，對(duì)信號(hào)幅度和相移，幾乎沒(méi)有影響。圖中電阻R3和R4完成一個(gè)15V分壓，作為比較電壓基準(zhǔn)，并聯(lián)電容C1起到低通濾波作用，以保證基準(zhǔn)電壓盡量少受到電源波動(dòng)的影響。至此，該電路仿真得到的各點(diǎn)波形如圖Section113-5所示。從圖中可以測(cè)得，輸出信號(hào)高電平為5V，低電平為0.15V，延遲時(shí)間約為0.3μs。整體符合設(shè)計(jì)要求。\hAD790\h\hAD790\h是美國(guó)ADI公司的一款經(jīng)典比較器，它具有靈活的兩組電源：模擬輸入環(huán)節(jié)可以單電源+5V，也可以雙電源±VS=±15V；輸出電源VLOGIC一般為+5V，以保證輸出數(shù)字量電平與后級(jí)數(shù)字電路匹配。這種結(jié)構(gòu)，對(duì)比較器來(lái)說(shuō)，是最為理想的。因?yàn)槎鄶?shù)模擬量，可能是正負(fù)信號(hào)，且范圍較大，而數(shù)字量輸出一般均為0/5V，或者0/3.3V\h。\hAD790\h的管腳圖和內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化示意如圖Section113-6所示。圖Section113-6圖Section113-6AD79\h0\h管腳和內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖\hAD790\h具有較為適中的傳輸延遲，約為45ns。它的輸入失調(diào)電壓較小，約為250μV，這在比較器中屬于優(yōu)秀的。另外，\hAD790\h還具有一個(gè)鎖存腳，可以將此前的數(shù)字量輸出狀態(tài)保存住，而不再受輸入信號(hào)變化的影響。這個(gè)功能可以在Σ-ΔADC的調(diào)制器中得到應(yīng)用。特別的，\hAD790\h內(nèi)部具備較為有效的遲滯和低毛刺輸出級(jí)，可以大幅度提供比較器輸出穩(wěn)定性。\hLT1394\h這是一款延遲時(shí)間約為7ns的高速比較器，與此類似的有TI公司的TL3016；LinearTechnology公司的\hLT1016\h和\hLT1116\h。\hLT1394\h的管腳分布如圖Section113-7所示。它只有一套電源，其中V+腳（正電源）一般為+5V，這也決定了輸出高電平約為3V左右，而V-腳（負(fù)電源）有兩種選擇：可以為5V，此時(shí)兩個(gè)輸入腳+IN和-IN輸入電壓范圍則為-5V~+3.5V；也可以為0V，此時(shí)兩個(gè)輸入腳+IN和-IN輸入電壓范圍則為0V~+3.5V。圖Section113-7圖Section113-7LT139\h4\h管腳圖\hLT1394\h有兩個(gè)互補(bǔ)的輸出Q和Q，還有一個(gè)鎖存腳。\hLTC6752\h\hLTC6752\h是一個(gè)家族(Family)，包括\hLTC6752\h，\hLTC6752-1\h，\hLTC6752-2\h，\hLTC6752-3\h，\hLTC6752-4\h共5種芯片，其傳輸時(shí)延均為2.9ns，屬超高速比較器。不同的尾綴，主要區(qū)別在于：數(shù)字電源和模擬電源是否分離；遲滯閾值是否可調(diào)或者是否具備鎖存功能；是否具備低功耗模式，以及是否具備互補(bǔ)輸出等。當(dāng)然，這也導(dǎo)致不同尾綴的型號(hào)，具有不同的封裝。這特別像一個(gè)新車問(wèn)世，具有基礎(chǔ)版、運(yùn)動(dòng)版、豪華版等不同版本一樣。圖Section113-8是其典型應(yīng)用電路。從圖中可以看出，兩個(gè)輸入信號(hào)具有比較大的共模成分，又有細(xì)微的差模，比較器可以靈敏發(fā)現(xiàn)這些差異，并在輸出端呈現(xiàn)50ns內(nèi)翻轉(zhuǎn)10次左右的結(jié)果。圖Section113-8LTC675圖Section113-8LTC675\h2\h典型應(yīng)用與運(yùn)放相比，集成比較器有以下不同：靈敏度較低為保證速度快，集成比較器內(nèi)部的電壓增益級(jí)數(shù)一般很少，其開(kāi)環(huán)增益大約在幾萬(wàn)倍到幾十萬(wàn)倍，遠(yuǎn)小于運(yùn)放的開(kāi)環(huán)增益，大約為幾十萬(wàn)倍到幾千萬(wàn)倍。這導(dǎo)致它的靈敏度更低——對(duì)微小信號(hào)的反應(yīng)比較遲鈍。但是，前面學(xué)過(guò)的內(nèi)容告訴我們，其實(shí)我們并不介意比較器遲鈍一些。失調(diào)電壓較大像運(yùn)放一樣，比較器也有失調(diào)電壓。當(dāng)一個(gè)輸入端接0V時(shí)，另一個(gè)輸入端引起輸出翻轉(zhuǎn)的電壓并不是0V，而是輸入失調(diào)電壓VOS，對(duì)比較器來(lái)說(shuō)，VOS一般是mV數(shù)量級(jí)。而精密運(yùn)放的VOS可以小至1μV以下。速度快前面列出了幾種常見(jiàn)比較器，其傳輸時(shí)延從0.3μs到2.9ns，其實(shí)還有更快的，比如\hADCMP572\h/\h573\h，傳輸時(shí)延低至150ps，即0.15ns。而運(yùn)放的至穩(wěn)時(shí)間，特別是考慮到運(yùn)放從一端飽和進(jìn)入另一端飽和需要的恢復(fù)時(shí)間，多數(shù)都在10ns以上甚至100ns以上，根本無(wú)法與比較器相比。輸入結(jié)構(gòu)適合于寬范圍輸入運(yùn)放天生就是為放大電路設(shè)計(jì)的，它默認(rèn)兩個(gè)輸入端不會(huì)存在過(guò)大的電位差——因?yàn)樘摱獭虼耍趦蓚€(gè)輸入端存在較大電位差時(shí)，運(yùn)放內(nèi)部的晶體管會(huì)進(jìn)入深度的飽和狀態(tài)，而要擺脫這種狀態(tài)需要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間，這會(huì)進(jìn)一步增大延遲時(shí)間。在實(shí)際應(yīng)用中，比較兩個(gè)信號(hào)的大小，不可避免會(huì)出現(xiàn)兩者差異較大的情況，而集成比較器在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到了這點(diǎn)，并采取了措施，使其能夠接受較大的輸入電位差。另外，很多運(yùn)放在輸入電位接近于電源軌時(shí)，會(huì)發(fā)生工作異常，而多數(shù)集成比較器能夠承受超過(guò)電源軌的輸入電位。豐富的輸出結(jié)構(gòu)理論上說(shuō)，比較器的輸出已經(jīng)屬于數(shù)字域，多數(shù)情況下，比較器的輸出狀態(tài)會(huì)被數(shù)字電路讀取并用于執(zhí)行后續(xù)動(dòng)作。因此，比較器的輸出電平，應(yīng)該與后級(jí)的數(shù)字電路相匹配。現(xiàn)有的集成比較器考慮到了這一點(diǎn)，一般都能為用戶設(shè)計(jì)好輸出電路，滿足上述要求——它可能具有用于輸入端的正負(fù)電源，還具有用于輸出的數(shù)字電源，或者將輸出端設(shè)計(jì)成集電極開(kāi)路、發(fā)射極開(kāi)路、推挽輸出、TTL/CMOS輸出、LVDS（低壓差分）等結(jié)構(gòu)，以方便用戶自己選擇合適的芯片，以產(chǎn)生合適的輸出類型。而運(yùn)放，它壓根就不贊成用戶將其用于比較器，因此不會(huì)考慮這么周到。集成比較器的關(guān)鍵參數(shù)以ADI公司的\hAD790\h，TI公司的TLV3501為例。其中，對(duì)參數(shù)的定義符號(hào)各公司可能有不同，本書(shū)以通用符號(hào)為準(zhǔn)。Section113-9為\hAD790\h數(shù)據(jù)手冊(cè)截圖局部。圖Section113-9圖Section113-9\ha\hAD79\h0\h數(shù)據(jù)手冊(cè)截圖局部1截圖中，第二行給出的基本測(cè)試條件為本表范圍，為25℃以及±15V模擬供電和+5V數(shù)字供電。在各項(xiàng)中又有不同的測(cè)試條件，在Conditions列中給出。第一列為參數(shù)名稱，最后一列為參數(shù)單位，中間三列為三種不同性能不同的尾綴器件（當(dāng)然價(jià)格也不同）的參數(shù)結(jié)果。失調(diào)電壓VOS在截圖中輸入特性部分，\hAD790\h將其寫(xiě)作“OffsetVoltage”。以AD790K/B為例，該值典型值為0.05mV，最大值為0.25mV，這都是25℃下的測(cè)試結(jié)果。而下一行Conditions列中出現(xiàn)的TMINtoTMAX，是指在全部溫度范圍內(nèi)，因此只有最大值0.5mV。此處的典型值一般指正態(tài)分布中的標(biāo)準(zhǔn)差σ，指68.2%（1σ的包容量）的被測(cè)品，其失調(diào)電壓小于0.05mV。而最大值是指廠家的限制：你買(mǎi)到的任何一顆樣片，在規(guī)定的測(cè)試條件和測(cè)試方法下，其失調(diào)電壓“不會(huì)”超過(guò)0.25mV。這是廠家給用戶的保證。失調(diào)電壓對(duì)比較器的具體影響，可參見(jiàn)圖Section113-10。滯回電壓VHYS在截圖中輸入特性部分，\hAD790\h將其寫(xiě)作“Hysteresis”（遲滯），其典型值為0.4mV。其含義是，當(dāng)比較器負(fù)輸入端輸入電壓基準(zhǔn)UREF，則比較器會(huì)產(chǎn)生滯回現(xiàn)象，即它存在兩個(gè)比較點(diǎn)：當(dāng)比較器處于UOL低電平輸出時(shí)，正輸入端電壓超過(guò)UR+，才會(huì)引起輸出變?yōu)楦唠娖剑????+=????????+??????+0.5????????(Section113-1)當(dāng)比較器處于UOH高電平輸出時(shí)，正輸入端電壓低于UR-，才會(huì)引起輸出變?yōu)榈碗娖剑?????=????????+???????0.5????????(Section113-2)滯回電壓是比較器本身的結(jié)構(gòu)形成的，與外部增加的正反饋產(chǎn)生的滯回電壓是兩回事（參見(jiàn)Section112遲滯比較器工作原理）。與外部正反饋形成的滯回電壓相比，比較器的滯回電壓一般較小，即，比較器本身有一定的抗干擾能力，如果不滿意，用戶可以自行設(shè)計(jì)外部的正反饋遲滯電路。圖Section113-9bTLV3501數(shù)據(jù)手冊(cè)截圖局部1圖Section113-9b是TLV3501截圖顯示的輸入失調(diào)電壓和滯回電壓參數(shù)。3）傳輸時(shí)延tPD(PropagationDelay)假設(shè)輸入信號(hào)為方波，從輸入超過(guò)應(yīng)翻轉(zhuǎn)電壓（圖Section113-10中紅色圓點(diǎn)）開(kāi)始，到輸出的改變到達(dá)一半時(shí)，所花費(fèi)的時(shí)間，稱為傳輸時(shí)延，用tpd表示，分為上升時(shí)延和下降時(shí)延。它們不一定相等，且與過(guò)驅(qū)電壓相關(guān)?？焖俦容^器目前可以實(shí)現(xiàn)小于1ns的延遲時(shí)間，而運(yùn)放要達(dá)到這個(gè)指標(biāo)，幾乎是不可能的——多數(shù)是微秒數(shù)量級(jí)的。uI/VUREFV+OSUODR(正過(guò)