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技術(shù)專題
電路設(shè)計比較器的使用及其對功能的影響
在電子領(lǐng)域，我們利用執(zhí)行類似比較動作的電子設(shè)備，將它們稱為比較器。它們的功能對于使用它們的應(yīng)用程序的整體功能同樣重要。
電路設(shè)計比較器是用于將可測量的特性或事物與參考或標準進行比較的設(shè)備。換句話說，它是用于比較兩個電信號的電子電路。我們使用比較器來檢查或分析兩個電流或電壓。比較器在其兩個輸入端比較這些電壓或電流。
從功能上講，這意味著需要兩個輸入電壓，將它們進行比較，然后提供差分輸出電壓，低電平或高電平信號。在更廣泛的范圍內(nèi)，我們可以使用比較器來感測任意變化的輸入信號何時達到定義的閾值水平或參考水平。
關(guān)于比較器設(shè)計，可以使用各種組件，例如運算放大器，二極管和晶體管。您經(jīng)常可以找到驅(qū)動邏輯電路的電子應(yīng)用中使用的比較器。比較器的分類或類型包括機械，電氣，氣動，光學(xué)，電子，sigma和數(shù)字。通常，比較器的設(shè)計沒有反饋以提供開環(huán)配置。
磁滯現(xiàn)象
磁滯現(xiàn)象是一種物理特性的值滯后于引起其的效應(yīng)變化的現(xiàn)象，例如當(dāng)磁感應(yīng)滯后于磁化力時。您也可以將其定義為物理科學(xué)中的概念。從概念上講，系統(tǒng)的輸出不僅取決于其輸入，還取決于其過去輸入的歷史。這個概念是合乎邏輯的，因為歷史會影響內(nèi)部狀態(tài)的價值。此外，在鐵電材料和鐵磁材料中會發(fā)生磁滯現(xiàn)象。
鐵磁性材料被永久磁化就是一個例子。發(fā)生這種情況時，即使在消除磁化場之后，材料仍保持磁化。當(dāng)然，這意味著鐵磁材料將不會恢復(fù)為零磁化強度。您只能在足夠的熱量或相反方向的磁場下將鐵磁材料強制變回零。
在這些條件下，施加交變磁場會產(chǎn)生所謂的磁滯回線（磁滯）。磁滯現(xiàn)象也是為HDD提供存儲元素的效果。更重要的是，磁滯的可預(yù)測性使其成為理想的穩(wěn)定機制。
比較器無滯后
我們利用比較器來比較或區(qū)分兩個不同的信號電平。例如，比較器可以區(qū)分高溫和正常溫度條件。而且，比較閾值處的信號或噪聲變化會產(chǎn)生多個躍遷。因此，磁滯設(shè)定了一個下限和一個上限，以消除由噪聲產(chǎn)生的大量偏移或過渡。
不利用磁滯的比較器將使用分壓器來設(shè)置電壓閾值。在這種情況下，比較器將輸入信號（V in）與閾值電壓（V th）進行比較。然后，我們將比較器的輸入信號施加到反相輸入，以便輸出具有反相極性。當(dāng)V in > V th時，輸出將驅(qū)動至負電源（GND）或邏輯低電平。但是，當(dāng)V in <V th時，輸出驅(qū)動到正電源或邏輯高電平。
盡管此方法很簡單，但是我們可以使用它來確定實際信號（例如溫度）是否高于預(yù)定值。但是，就像科學(xué)，電子學(xué)和物理學(xué)領(lǐng)域的大多數(shù)事物一樣，這種方法也有不利的副作用。該方法屈服的主要問題之一是噪聲。即使輸入信號上出現(xiàn)微小量的噪聲，也可能觸發(fā)輸入在其閾值上下變化，從而導(dǎo)致輸出不穩(wěn)定。
遲滯比較器
如您所料，您可以想象，沒有滯后的比較器可能會非常不穩(wěn)定，如果在其輸入端出現(xiàn)噪聲，情況就會更加不穩(wěn)定。當(dāng)輸入信號接近閾值（Vth）時，它會在其閾值上下轉(zhuǎn)換多次。這也會導(dǎo)致輸出轉(zhuǎn)換很多次。容易理解這些不穩(wěn)定的轉(zhuǎn)換如何會導(dǎo)致功能性問題。
以臨界溫度讀數(shù)的輸入信號為例，而輸出則是重要的監(jiān)視器，我們用微控制器來解釋。由于不穩(wěn)定的輸出未向微控制器提供一致或準確的消息，因此該系統(tǒng)無疑將遭受嚴重故障。
但是，稍加改變比較器電路，就可以增加磁滯。磁滯將利用兩個不同的閾值電壓（Vth）來防止電路中引入多個過渡。使用遲滯時，輸入信號必須超過VH（上限閾值）以轉(zhuǎn)換為低電平，或者低于VL（下限閾值）以轉(zhuǎn)換為高電平。
注意：通常，使用磁滯時，噪聲不是一個因素，除非它超出了磁滯范圍。在這種情況下，它將生成其他過渡。因此，磁滯范圍必須足夠?qū)挘砸种茟?yīng)用中的噪聲。
比較器的使用范圍涉及溫度傳感器，電機控制和各種警報系統(tǒng)應(yīng)用。在這些應(yīng)用程序的每一個中，比較器都提供關(guān)鍵功能。但是，如果沒有滯后現(xiàn)象，穩(wěn)定的功能將是不可能的，這肯定了此功能的重要性，并提供了正反饋方法。