1、點(單值)比較器 輸入信號與一個電壓“點”相比較,得到邏輯輸出結果。 見圖1典型電路,其基準(比較)電壓2.5V,系+5V經由R1、R2分壓取得,送入比較器N1的同相輸入端,輸入信號由反相輸入端進入。一般比較器典型翻轉電壓為10mV,即電路的動作靈敏度為±10mV。 輸入信號和2.5V基準電壓相比較,IN=2.51V時及以上時,OUT端變為+5V高電平;當IN=2.49V及以下時,OUT端變為0V低電平。輸入電壓是和2.5V這個電壓“點”相比較,電路具備較高的靈敏度和比較精度。 圖1 點(單值)比較器典型電路 在給出比較器故障判斷的方法之前,我要先行給出電子電路故障檢測的總原則: 1)先軟件后硬件(針對MCU或DSP系統電路); 2)先電源后信號(針對硬件電路); 3)先兩端后中間(針對信號傳輸電路)。 再落實到圖1的具體電路: 1)+15V電源、+5V電源正常(及上拉電阻正常); 2)2.5V基準電壓正常; 3)不符合比較器原則,比較器壞。如IN+< IN-,OUT端仍為+5V,說明比較器已壞。 2、段(滯回)比較器 輸入信號與一個電壓“段”相比較,得到邏輯輸出結果。 系統的靈敏度和穩定度永遠是一對不可調和的矛盾,設計者兩害相權取其輕,在其中取得折衷方案,以犧靈敏度來換取穩定度。而有時,過高的靈敏度恰恰是有害的,是控制系統所不能允許的。這需要采取――添加正反饋支路,使比較器的翻轉特性由“點”比較過渡到“段”比較,提升電路的穩定程度。
 圖2 段(滯回)比較器的電路構成形式 如溫度控制電路,若控制靈敏度過高(如1℃),則會造成加熱功率部件不必要的頻繁通、斷電,嚴重降低控制部件壽命,引發高故障率。通過用增加溫度回差的方法降低控制靈敏度,如將靈敏度控制在±3℃范圍以內,既能滿足工藝要求,又保障了系統可靠性和穩定性。 圖2中的a電路,添加R4正反饋支路,將輸出信號“微量”反饋回輸入端,使電路由比較2.5V這個電壓“點”,變成比較2.5V+反饋量這個電壓“段”。反饋的目的是人為增大信號回差(在比較器輸出端為高電平時,相當“墊高”了輸入信號電壓),而使其翻轉靈敏度降低。 假定電路初始狀態是IN->IN+,則OUT端為低電平狀態;當輸入信號電壓上升使IN+> IN-時,電路翻轉OUT端變為高電平,此時輸入信號在2.51V之上又 “墊加”了正反饋量,這樣一來,電路的動作翻轉電平由原來的 “2.5V(±10mV)”這個電壓“點”,擴展為“+2.5V+正反饋量至2.49V”這個電壓“段”了。 圖2中的b電路,為避免輸出端為低電平時對基準電壓的影響,在R4反饋支路中串聯了D1二極管,利用其單向導電特性,實現了有選擇的滯回比較。當輸入信號高于基準電壓時,輸出端為低電平,此時基準比較電壓為一個固定值;當輸入信號低于基準(又稱整定)電壓時,正反饋支路實現了對整定信號的“抬高”作用,使比較“點”往比較“段”上邁進。同樣起到了降低靈敏度提高穩定度的作用。 “點”比較器和“段”比較器是比較器電路中的兩個基本電路,其它是在此基礎上的擴展性應用。 |