请问这个滞回电压比较器的回差怎么计算？

YOUGANDALF

输入电压到6.4V的时候，比较器会翻转。输出高电平。
电压下降到一定值，比较器输出低电平。
请问这个滞回电压怎么计算呢？
麻烦老师们给一个计算公式。

qzlbwang

设输入电压为Ui,Q1的基极电压为Ub,R3R4R5相联点的电压为U3。
根据运放的“虚短”(虽然“虚短”不能应用用于运放的比较器（非线性）状态，但是在非常接近翻转点附近，运放是处于线性放大状态的，只是线性区域非常窄而已)。在翻转点U3的电压等于运放2脚的电压2V。
那么，流过R5的电流为I5=2V/10K=0.2mA,流过R4的电流为I4=(Ui-2V)/22K,流过R3的电流为I3=(Ub-2V)/330K，三者的电流之间的关系为：I4+I3=I5
整理后：Ui=(98-Ub)/15
      假定Ub的高低电平分别为0V和0.7V（这取决于三极管的发射电路），则对应的转折电压分别为：98/15=6.533V和（98-0.7）/15=6.487V,回差=6.533-6.487=0.046V.
      若 假定Ub的高低电平分别为0V和12V（这取决于三极管的发射电路），则对应的转折电压分别为：98/15=6.533V和（98-12）/15=5.733V,回差=6.533-5.733=0.8V.
      可见，不同的基极电压高低电平对应的回差还是相差比较大的！

xisogou

不会，同问，等

wanwenhao1

忽略运放的饱和压降，6.4V正翻转前，运放输出端等于接地，状态见图1，要反翻转，利用方程③，即可求出应该的R3数值。



当反翻转前，运放输出端等于等于Q1的发射结饱和压降（设为0.7V），状态见图2，要反翻转，利用方程②，则反翻转输入信号电压Ui的值可计算出，这个值与6.4V有回差。但是不一定是1V。


如果要求回差等于1V，则计算较为复杂，不仅仅涉及到R3，还要涉及到R4或者R5的值，公式如下 ：

  新设反翻转电压   Ui=5.4……①
再设定R4或者R5中任意一个的数值，将方程①代入原来的方程②中，得到

（5.4-2)/R4=2/R5+（2-0.7）/R3……②

Vi=2=6.4×（R5//R3）/（R4+R5//R3）……③

以上两式组成二元方程组，这个方程组中，仅有两个未知数R3、R4（或R5）。解出这个方程组，就能得到当回差等于1V时，对应的R3、R4（或R5）应该的数值。

楼主的电路有问题，当正翻转后，运放输出正电压，理论上会接近Vcc，但受Q1发射结的钳位，会有很大的电流由运放输出经Q1的发射结到地，运放将损坏。所以一般的电路，会在运放的输出端到Q1基极之间，串联一个限流电阻。这样的话，计算反翻转临界状态时，运放的输出端的电压应为Vcc，i2的电流方向将相反，电流方程将变化。但是解题的思路不变。

补充内容 (2016-12-28 20:37):
采用Q1的基极前面串联一个限流电阻的方案，以上公式经修改后，用Excel软件计算，设定R4还是22K，计算出当R3采用264K电阻，R5采用10.4k电阻时，滞回电压约等于1V。

补充内容 (2016-12-29 09:43):
楼主的电路中，Q1的外围电路并未画出，当Q1当作射极跟随器或者发射极串联有电流反馈电阻时，运放输出高电位时也不会有问题。计算反翻转临界状态时，将运放输出端的电位视为Vcc，电流i3方向改为向左进行计算。

补充内容 (2016-12-29 09:57):
补充内容中的描述有误，“电流i3方向改为向左进行计算” 应为 “电流i2方向改为向左进行计算”，电流方程改为i1=i3-i2

wanwenhao1

CoolPumpkin 发表于 2016-12-28 20:24
@weiwenhao1：对我这野路子出身的，长知识了！
今晚就恶补比较器/运放的滞回电路知识。
...

我的答案有补充的内容（算出了结果），若有兴趣，请前往阅读。

xisogou

wanwenhao1 发表于 2016-12-28 20:41
我的答案有补充的内容（算出了结果），若有兴趣，请前往阅读。

正好我也有类似的问题不明白，正好解惑，谢谢。

yrxinxin

懒人的话可以下载一个迟滞比较器计算软件就可以了

忧郁的狼

wanwenhao1 发表于 2016-12-28 20:41
我的答案有补充的内容（算出了结果），若有兴趣，请前往阅读。

朋友绝非等闲之辈，就如题能理解计算修正的如此详细清楚，是我等望尘莫及的，看来读书时老师还是说得对，书到用时方恨少。（世间唯独没有后悔药）

wanwenhao1

忧郁的狼 发表于 2017-1-2 22:42
朋友绝非等闲之辈，就如题能理解计算修正的如此详细清楚，是我等望尘莫及的，看来读书时老师还是说得对， ...

朋友过奖了，这样的电路计算，用了分压计算，节点电流计算两个方法，是经典电工学的基本内容。涉及到电子学的只是：理想运放的的输入电流等于0，理想运放在饱和与截至状态，其输出电压只能是0或者Vcc。

qzlbwang

wanwenhao1 发表于 2016-12-28 17:09
忽略运放的饱和压降，6.4V正翻转前，运放输出端等于接地，状态见图1，要反翻转，利用方程③，即可求出应该 ...

要考虑Q1的影响，若其发射极接地，则其基极的高电平就被钳位在0.7V左右，回差会明显减少。（而如果其发射极接有电阻，则基极在高电平时的电位会明显上升，回差也就明显加大）。所以楼主不给出Q1相关电路的话计算回差的误差也许会比较大。

qzlbwang

简单地说，回差的大小与运放的输出（Q1的基极）的高低电平的差值有关，也与R3/(R4//R5)有关。

qzlbwang

按楼主的电路参数，其回差（两个翻转电位之差）约等于Q1基极高低电平之差的15分之一。

bg1trk

qzlbwang 发表于 2017-1-3 11:17
要考虑Q1的影响，若其发射极接地，则其基极的高电平就被钳位在0.7V左右，回差会明显减少。（而如果其发射 ...

这个图有缺陷，Q1的基极缺了一只限流电阻。
没有限流电阻，运放高电平输出时等效于对地短路，运放和Q1能抗的住的话才有个0.7的压降，扛不住不是烧运放就是烧Q1。
加限流以后，运放高低输出的电平约等于VCC和零，就可以按楼上朋友的方法计算了。

qzlbwang

bg1trk 发表于 2017-1-3 12:18
这个图有缺陷，Q1的基极缺了一只限流电阻。
没有限流电阻，运放高电平输出时等效于对地短路，运放和Q1 ...

也不能说得那么绝对，比如说当Q1是射极跟随器时，就可以工作得很好。其实只要Q1的射极有个合适的电阻（阻值不是太小——百欧姆以上，折算到基极就有几K了）就没多大的问题。

solowar

真是高手如云