电压比较器-广州凌拓电子科技有限公司.doc

微控制器中的滞后控制越来越多的模拟外围元件正在设法成为微控制器（MCU）家族中的一员。目前市场上的一些MCU使得设计师们能够创造出各式各样的模拟功能，包括数-模变换器（DAC）、可编程增益放大器和双极滤波器功能。这种功能灵活性的增加要求数字设计人员提高自身的模拟设计技能。当做出模拟设计方案的时候，设计师必须牢记这样的事实，即模拟信号的脉冲上升沿和下降沿通常较为平缓，且不如数字信号那么“干净”。当试图由模拟波形生成数字波形时，较为平缓的脉冲上升沿和下降沿会引发转换问题。当通过比较器来传送正弦波信号以生成方波输出的时候就会注意到这种转换问题。平缓的脉冲上升沿和下降沿有可能导致生成多个脉冲沿，从而产生不必要的输出。本文将说明如何在一个简单的滞后电路中进行设计以消除这一问题。 基本电路电路的输出取决于先前的输入状态是最基本的滞后形式。此时，我们将研究一个比较器电路，并决定如何嵌入滞后。图1示出了基本的比较器电路。当Vin高于Vref时，输出（Vout）被激励至Vpos电平，而当Vin低于Vref时，Vout被激励至Vneg电平。该电路没有嵌入任何的滞后；不过，加进滞后只是一件简单的事情。 电阻值的计算图2示出了具有滞后的相同电路。这里，我们增加了两个提供反馈或存储路径的电阻。利用该电路中的这两个电阻建立了下列关系：方程（1）经变换后得出方程（2）：当Vout为5V（电源电压）且Vincmp为2.5V（这是希望的滞后启动点的中心）时，得出：于是，总滞后为：举个例子：我们可以把比较器的滞后启动点（Hysteresis Trip Points）设定在比2.5V高0.75V和低0.75V的地方。利用方程（4）得出的Ri/Rf的比值为0.3，使得我们能够把Ri和Rf分别设置为30kΩ和100kΩ。一旦用数学方法证明该电路能够起作用，即可按以下步骤在微控制器中实现滞后。 微控制器的配置为了演示微控制器的实现过程，我们将采用Cypress Semiconductor公司的PSoC器件，该器件包括内置式的可配置模拟模块。对于本演示，我们将采用比较器模块。为了对具有滞后的比较器进行配置，在器件的外部增加了两个电阻。图3示出了比较器（ACA01）在PSoC开发工具中的放置和配置方法。如前所述，必须在外部增加两个电阻以实现滞后。图4给出了整个电路（包括微控制器的内部电路和外部电路）的外观。对于PSoC微控制器而言，必须增加一个可编程放大器（PGA），以把输入信号（Vin）连接到比较器的输入端。 电路测试最简易的电路测试方法是把一个正弦波连接到比较器的输入端。将正弦波输入信号和方波输出信号同时显示于一个双通道示波器上。利用示波器上的光标，可以监视方波输出变高及变低时的电压。这两个电压指示了比较器的接通和断路电平。如果滞后在电路中正确起作用，则这两个电压应该是不同的。 结论虽然数字设计师们能够利用当今微控制器中的模拟功能，但他们必须了解由这些新功能所产生的设计上的难题。微控制器设计中缺少滞后会引发不少令人头痛的问题，但在设计中增添相应的解决方案是非常简单的。 广州凌拓电子科技有限公司 1 联系电话：020 传真：020 电子邮件163.com 公司网站：www.L 2 业务范围：专业承接贴片、插件来料加工，PCB设计及抄板业务，快速PCB样板及批量生产，加工层数：1～12层。