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运放自激振荡和消除

【导读】我们在使用运放或比较器芯片时有时候会碰到自激振荡的问题，本文讨论自激振荡形成的原因以及解决办法。运放芯片会比较 V+ 和 V- 两个输入信号，当 V+ > V- 时，输出高电平，当 V+ < V- 时输出低电平。

我们在使用运放或比较器芯片时有时候会碰到自激振荡的问题，本文讨论自激振荡形成的原因以及解决办法。

运放芯片会比较 V+ 和 V- 两个输入信号，当 V+ > V- 时，输出高电平，当 V+ < V- 时输出低电平。

有时候，输入信号存在噪声，因此在参考电压附近的轻微波动会引起输出端的振荡。即使输入信号没有噪声，比较器本身也会导致噪声。

当输出突然从一个电源轨转变到另外一个轨的时候有时也会引入噪声，并且会通过电源或者输出电路反射到输入端。

无论原因是什么，迟滞（hysteresis）也就是受控正反馈，是一种常见的解决办法。

图 1a 展示了一个简单的反相比较器电路，阈值 VR = 2V。输入信号上的噪声可能会导致输出信号多次在高低电平简切换，形成振荡。

在图 1b 中，R1 和 R2 组成的分压电路对输出信号进行分压，正反馈开关阈值电压以产生滞后。

当上升的输入电压达到阈值时，Vo的下降沿将阈值移动到较低电压，从而克服引起抖动的噪声。

上述正反馈解决振荡的方法同样适应于同相比较器电路：

正向反馈电阻 R1 和 R2 同样接在 V+ 和 Vout 之间。

迟滞幅度由比较器的输出电压摆幅 VOH 以及电阻分压器的值决定。迟滞带（hysteresis band） ?VT 根据输入信号的噪声水平和振荡大小调整。

有些比较器有开漏（或集电极开路）输出。由于输出电容会减缓输出电平升高的速率，这些类型在正向输出沿上产生迟滞的效果可能稍差，这会导致较少的阈值更改。

此外，请注意，根据所选的值，迟滞网络将改变输出电压，从而降低输出电压摆幅。

滞后在上升和下降输入上产生不同的阈值电压，这在某些应用中可能是一个缺点。给 R2 串联一个电容会临时改变门限电压的值，也许会有足够长的时间让输入通过有噪声的门限范围。

但如果碰到输入变化极其缓慢，例如电池电压，这种方案就行不通。当输入信号变化速率足够快的时候，你可以尝试这种方法。

一些比较器(比如说 TLV3201) 内置了迟滞功能，不再需要外置的电阻。这是通过内部的电路结点实现的，同时使输入和输出不受电路的影响。

对于大多数电路而言，这些器件的迟滞带是有效的。如果需要的话，你可以添加外部电阻。

本文主要内容翻译自 Bruce Trump 的这篇文章：Comparators—what’s all the chatter?

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