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コンパレータヒステリシス (シュミットトリガー) カリキュレータ

シュミットトリガー回路のコンパレータヒステリシストリップポイント、上限および下限スレッショルド電圧を計算し、必要なヒステリシス率になるように抵抗値を設計します。

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公式

V_T+ = V_ref × R2/(R1+R2) + V_cc × R1/(R1+R2), V_T− = V_ref × R2/(R1+R2)

V_refReference voltage (V)
V_ccSupply voltage (V)
R1Feedback resistor (Ω)
R2Input resistor (Ω)
ΔVHysteresis band (V)

仕組み

コンパレータヒステリシスは、アナログコンパレータ回路の発振とノイズ感度を防ぐのに役立つ電子回路設計における重要な概念です。ヒステリシスを備えたコンパレータは、スイッチングポイント間に意図的にデッドバンドまたはスレッショルド差を生じさせ、意図的に正のフィードバックを導入することで信号検出を安定させるのに役立ちます。この手法では、上側トリップポイントと下側トリップポイントという2つの異なる電圧しきい値を設定することで、信号遷移の信頼性を高めることができます。

計算例

電源電圧が5V、ヒステリシス帯域の設計パラメータが0.5Vのコンパレータ回路を考えてみましょう。リファレンス電圧が2.5Vの場合、計算は次のようになります。1) 上限トリップポイントの計算: 2.5V + (0.5V/2) = 2.75V、2) 下側トリップポイントの計算:2.5V-(0.5V/2) = 2.25V。入力信号が2.75Vを超えると、出力はハイに切り替わり、信号が2.25Vを下回ったときにのみローに戻り、安定した0.5Vのヒステリシスウィンドウが生成されます。

実践的なヒント

  • 常に予想される入力ノイズレベルに適したヒステリシス幅を選択してください
  • 閾値を設定するときは、温度と部品の許容誤差を考慮してください
  • 高精度抵抗器を使用して一貫したヒステリシス特性を維持する
  • シミュレーションと実証試験によるヒステリシス性能の検証

よくある間違い

  • ヒステリシスバンドの設定が狭すぎると、望ましくない振動が発生する
  • コンポーネントの寄生効果を無視する
  • 信号源のインピーダンスを考慮していない

よくある質問

スイッチングスレッショルド間に意図的な電圧差を設けることで、急激な発振を防ぎ、ノイズ耐性を向上させる
正帰還抵抗またはヒステリシス機能を内蔵した専用のコンパレータ集積回路を使用する
はい、ヒステリシスはシュミットトリガー、レベルディテクタ、シグナルコンディショニングアプリケーションなど、デジタル回路とアナログ回路の両方で使用されています

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