콤퍼레이터 히스테리시스 (슈미트 트리거) 계산기
슈미트 트리거 회로의 콤퍼레이터 히스테리시스 트립 포인트, 상한/하한 임계값 전압, 원하는 히스테리시스 백분율에 대한 설계 저항값을 계산합니다.
공식
작동 방식
콤퍼레이터 히스테리시스 계산기는 신호 감지, 제로 크로싱 회로 및 레벨 변환에 필수적인 노이즈 방지 스위칭의 상한 및 하한 임계 전압을 계산합니다.임베디드 시스템 엔지니어, 센서 인터페이스 설계자 및 전력 전자 엔지니어는 입력 신호가 임계값을 느리게 넘거나 노이즈가 중첩되어 임계값을 넘을 때 이를 사용하여 진동을 방지합니다.Horowitz & Hill 'Art of Electronics' (제3판, p.231) 에 따르면 히스테리시스는 콤퍼레이터가 작은 입력 변동을 무시하는 데드 밴드를 생성하므로 입력이 높게 전환하려면 V_TH+를 초과해야 하고 저음으로 전환하려면 입력이 V_TH+를 초과해야 합니다.히스테리시스 전압 V_hyst = V_TH+ - V_TH-는 안정적인 스위칭을 위해 피크-투-피크 노이즈를 2배 이상 초과해야 합니다.표준 콤퍼레이터 (LM339, LM393) 에는 히스테리시스를 설정하기 위한 외부 저항이 필요합니다. 통합 슈미트 트리거 (74HC14) 는 공급 전압에 따라 0.4-0.9V의 고정 히스테리시스를 갖습니다.
계산 예제
LM393 기반의 배터리 전압 모니터에 대해 1.65V를 중심으로 100mV 히스테리시스를 갖는 3.3V 콤퍼레이터 회로를 설계하십시오.필수: V_TH+ = 1.70V, V_TH- = 1.60V, v_hyst = 100mV.포지티브 피드백 토폴로지 사용: R1 (입력 디바이더) = 10kΩ, R2 = 10kΩ 이면 V_Ref = 1.65V가 됩니다.Vout 스윙 = 3.3V인 100mV 히스테리시스의 경우: R_fB = R_Parallel × (V_OUT/V_Hyst) = 5kΩ × (3.3V/0.1V) = 165kΩ.160kΩ (E24 시리즈) 을 선택합니다.실제 히스테리시스 = 3.3V × 5kΩ/160kΩ = 103mV입니다.입력에 50mVpp 노이즈가 있으면 2배의 노이즈 마진을 제공합니다. 임계값을 넘는 신호는 채터링 없이 깨끗한 출력 전환을 트리거합니다.
실용적인 팁
- ✓5V 시스템의 경우 74HC14 은 외부 구성 요소 없이 0.9V 히스테리시스를 제공하므로 디지털 로직 레벨의 디바운싱 및 신호 컨디셔닝에 이상적입니다.
- ✓피드백 저항 계산: R_fB = R_eq × (V_Swing/V_hyst) 여기서 R_eq = R1||R2 (입력 분배기의 R_eq = R1|R2, R_fB가 클수록 히스테리시스 작음)
- ✓오픈 드레인 콤퍼레이터 (LM339) 에는 풀업 저항이 필요하지만 푸시풀 콤퍼레이터 (TLV3201) 에는 필요하지 않습니다. 데이터시트에서 출력 유형을 확인하십시오.
흔한 실수
- ✗히스테리시스를 입력 노이즈보다 좁게 설정하면 단일 입력 크로싱 시 다중 출력 전환 (채터) 이 발생합니다. 히스테리시스는 피크-투-피크 노이즈의 2배를 초과해야 합니다.
- ✗연산 증폭기를 콤퍼레이터로 사용 — 연산 증폭기는 출력이 포화 상태일 때 1~100μs의 복구 지연이 발생합니다. 전용 콤퍼레이터 (LM339, LM393) 는 100-300ns에서 복구됩니다.
- ✗콤퍼레이터 전파 지연 무시 — LM339 에는 1.3μs의 지연이 있습니다. 고속 애플리케이션의 경우 선형 기술 선택 가이드에 따라 MAX942 (80ns) 또는 LT1016 (10ns) 을 사용하십시오.
자주 묻는 질문
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