高速的比较器.doc

高速比较器问：为什么我不能使用高增益或开环结构的标准运算放大器作为电压比较器?答：如果可接受的响应时间是几十微秒，可以这样做实际上，如果你再要求运算放大器具有低偏置电流、高精度和低失调电压，那么选择运算放大器可能比大多数标准电压比较器更合适但是由于大多数运算放大器为了反馈稳定，都具有内部相频补偿，所以使其响应时间达到纳秒级是相当困难的然而，低价格通用比较器LM311的响应时间为200叩另外，运算放大器输出与标准逻辑电平不容易匹配因为运算放大器没有外部箝位或电平转换电路，它作为比较器工作时输出电压在正、负电源电压范围内有几伏的摆动，所以与标准叩L或CMOS逻辑电平不兼容问：我的比较器产生振荡难以控制，为什么出现这种情况?答：请检查一下电源旁路印制线路板上即使几英寸长的电源线导电带都会产生不利的直流电阻和电感这样，当输出状态改变时产生的瞬态电流会引起电源电压的波动，通过地线和电源线把这种波动反馈到输入端所以在安装低漏电电容叩1pF陶瓷电容）时应尽可能靠近比较器的电源引脚，以便在高速切换期间使电容器作为低阻抗能量储存器问：我已经安装了旁路电容器，但是仍然不能解决高速比较器的振荡问题现在应该怎么办?答：可能是比较器的接地问题。

一定要使接地引线尽可能短并且要接到低阻抗接地平面以减小通过引线电感的耦合作用尽可能使用接地平面，避免使用插座产生振荡的其它原因可能是相对输入端的信号源高阻抗和杂散电容所致甚至是几千欧的源阻抗和几皮法的杂散电容都会产生难以控制的振荡所以应该缩短引线，包括示波器探头地线夹的引线为得到最佳测试结果，应使用最短接地引线（小于2;5cm）以使引线电感量最小问：我缓慢地改变比较器的输入电压，当它通过阈值电压时，我的比较器输出端似乎出现“震颤”为什么我从比较器的输出端得不到一个干净的转变波形?答：比较器的高增益和宽频带通常是这个问题的根源噪声不但被放大而且也像信号一样通过转变区，所以噪声快速响应放大器输出，产生来回跳动另外，比较器在转变期间其灵敏度（即增益）比较高，由于反馈增加从而引起振荡如果有可能，对信号进行滤波以减小伴随的噪声为了克服噪声还可以利用滞后特性，类似齿轮系中的间隙，在输出状态翻转之前对输入变化要求有一定的余量例如，AD790，输出由高到低转变之后，其内部的滞后特性要求输入电压（正输入）增加叩0pV才产生由低到高的转变问：如果我的比较器内部不带延迟电路，能否外加?答：可以利用外部正反馈。

这样做使比较器输出端的一小部分送回到正输入端这种方法的简单接线如图31所示从低转变点（LTP）到高转变点（UTP）的延迟后电压取决于反馈电阻RF,源阻抗RS,输出低电平VL和输出高电平VH其中低转变点和高转变点由下式决定：VLXRSRS+RF和VHXRSRS+RF□图31此较器外接延迟电路D□□图32示出由于比较器外接延迟电路可以“清理”比较器的输出波形图32（示）口的是没有延迟电路的双极性输出的比较器输出波形当三角波输入口波形A通过转变点口地）时，吐匕较产生强烈振荡D并且把振荡的一部分耦合到地和信号源）图32（示通的是外接5Dm延迟特性的同一比较器的响应波形，可以看出转变点比图32（干通得多□UH*IV鸣略值-曲范二$比驶理窃岀无外部延迟±；v比戦蛊惱岀畑】KeV.外朗延迟凿34延迟电路背助于清理比较器鐘出液瞻□图32延迟电路有助于清理比较器输出波形DD外部延迟电路存在的问题是输出电压取决于电源电压和负载这说明延迟电压可根据不同的应用而改变虽然这会影响分辨率，但这不是主要问题，因为延迟范围一般很小，而且口允许有计算值2或3倍（或更多）的安全裕度（safety：margin）更换几个比较器可有助于相信这种安全裕度。

还应注意，不要使用线绕电阻用于反馈，因为它产生的电感会带来麻烦□问：传播延迟和传播延迟离差两者之间的差别如何?这两项技术指标哪一个更重要?答：传播延迟是指从输入信号跨越转变点到比较器输出状态真正翻转所需要的时间传播延迟离差是传播延迟的变化作为过激励电平的函数如果在自动测试系统中的引脚驱动电路中使用比较器，那么传播延迟离差将决定其最大边缘分辨率（edge:resolution）□相反，可以把传播延迟看作固定的时间偏移，所以可用其它方法进行补偿□□问：我有一个+5：V电源并且不想外加电源我能否在单电源情况□下使用比较器叩答：可以但是为建立一个阈值电压，使用一个在器件共模范围内旁路性能充分稳定的基准源该信号幅度也要相对这个基准源□问：有时会遇到比较器出现意想不到的现象产生这个问题的原因是什么：答：请检查一下输入信号的共模范围与运算放大器不同，它的两个输入端的工:作：电压通常具有相同的水平而比较器的两个输入端具有很大的差分电压摆动如果两端输入:电压超过:器件规定的共模范围（甚至在规定的信号范围以内），比较器可能错误响应为了使比较器正常工作，一定要保证两端输入信号不超过比较器规定的共模范围例如，AD7叩差分输入信:号范围为土VS,但其共模范围为-VS至叩VS-2）。

□问：当比较器离线时，为了减小漂移，你能提供一个自动调零电路吗：答：试验电路如图33和34所示在校准方式时，输入断开，比较器的正输入:被切换到接地端比较器接入一个带有一对极性相反的低压源的环路，这两个低压源根据该：比较器的输出状态交替地对一个缓冲电容器充电如果比较器的负输入端高于地电位，那：么比较器的输出将为低，叩卩F缓冲电容器将被接到负电压源（-365：mV），从而使缓冲放大器：输:出电压将斜坡式下降直到低于比较器的正输入端（接地）电位为止，即正延迟和偏移，此时比：较器翻转如果比较器的负输入端低于地电位，那么比较器的输出将为高，缓冲电容器将被：接到正电压源（+365：mV），缓冲放大器输出将斜坡式上升在最终状态，（当斜坡或变化超过:延迟电压时）每次比较器翻转，电流的极性都改变，因此电容器电压平均为缓冲器和比较:器的失调电压在校准周期结束时，结型场效应管（JFET）输入开关被断开，缓冲电容器充电电压等于比:较器和缓冲器的失调电压土延迟电压同时，校准信号变低，禁止极性开关的反馈并且使比:较器的输入信号接到比较器的输入端叩脚）电压at>?lii乩苗人h&Vuhph壬播ft礙出｝AD7<：：i疋输人3S比綾雄轴出fl记图33此较器输出、缓冲器输出和比较器输入D□-1i¥输AistiIUF眇1m岀*5V0luFLJ+叽…士®34在较准周關期间包动调寥比较爵总体輪出烷移图34在校准周期期间自动调零比较器总体输出偏移口□。