运算放大器滞后：终极指南

技术世界中的许多基本概念很难处理，因为它们的含义可能具有欺骗性。不幸的是，滞后是这些基本概念之一。

你可能试图寻找这个概念只是为了放弃或遇到如此复杂和长时间想要放弃的事情。但是，不用担心，我们有一个解决方案！

幸运的是，我们写这篇文章是为了将运算放大器滞后的概念分解为一个简单而全面的指南。

你准备好了吗？那么，让我们开始吧！

什么是运算放大器的迟滞？

运算放大器图

一旦我们定义了迟滞这个词，运算放大器迟滞的话题就会开始变得有意义。简单地说，滞后意味着落后或落后或抵制从以前的状态改变。另外，在工程中，Hysteresis 描述的是非对称操作，或者更简单地说，从 A 到 B 的路径不同于 B 到 A。

此外，您还可以在磁性、非塑性变形以及运算放大器等电子电路（用作比较器）等领域发现磁滞现象。

动态专用锁存比较器

为了进一步分解，让我们看一个简单的示例，以帮助确定运算放大器中的迟滞是什么意思。

当您将 12 伏继电器连接到可变电源并缓慢地将输入电源电压从 0 增加到 12 时，您会注意到在 11 伏左右，继电器将激活。

所以，通常，如果你降低这个电压，它应该关闭继电器。但是，事实并非如此。只有当电压低于 9 伏时，继电器才会关闭。

继电器的启动和关闭阈值之间的差异就是我们所说的电压滞后，而这种电压滞后就是我们所说的滞后。

现在，迟滞会对电子电路（如单个 BJT 电路）产生不利影响，它会阻止您在课程中保持任何固定的阈值水平。因此，大多数情况下，滞后水平会降低到可能的较小水平——以保持对电路阈值的控制。

相比之下，运算放大器电路在处理某些操作时可有效避免滞后效应。对于大多数运算放大器电池充电器电路，没有迟滞成为一个明显的缺点。

因此，在这种情况下，您可以通过在运算放大器输出和其中一个输入引脚上安装反馈电阻器来强制电路产生额外的滞后。

因此，它有助于在您的运算放大器电路中加入滞后效应。

另一方面，大多数比较器都带有内置迟滞，这些比较器的值通常在 5mV 到 10mV 之间。此外，这些模拟比较器的内部迟滞有助于防止因最小寄生反馈而引起的振荡。

然而，任何幅度较大的外部噪声都会阻止这些比较器的内部迟滞，即使它足以阻止自振荡。在这种情况下，只需包含外部滞后即可解决问题。

工作原理

尽管在某些电路中不需要滞后，但它对于模拟电路仍然很有价值，因为它有助于控制带有晶体管的电路中的开关。因此，您可以在比较器电路中使用滞后来设置输出波形的占空比。

注意：运算放大器和比较器是这些电路中两个必不可少且相同的组件。更重要的是，运算放大器可以作为比较器，但并不是所有的比较器都可以作为 放大器 。

因此，这两个术语可以互换使用，因为滞后对两个电路都很重要。此外，了解这些电路的工作原理对于了解迟滞在高级课程中的工作原理大有帮助。

现在，将两个标准集成电路与运算放大器和比较器进行比较，可以更容易地理解迟滞在其中一些电路中的工作原理以及如何使用它来将这些电路的开关行为修改为您想要的。

IC 与两种组件的比较

您从上图中得到的第一印象是这两个组件有多么相似。但是，存在差异，例如比较器是接地发射器，而运算放大器不是。因此，比较器的输出非常适合饱和。另一方面，运算放大器的制作更适合线性运算。

集成电路

比较器中的滞后

简单比较器电路中的滞后负责产生稳定的开关行为。当您添加一个正反馈电阻器时，它会在过程中产生一个滞后现象，从而在输入信号增加或减少时设置切换阈值。

这是棘手的部分。

输入信号上的杂散噪声会影响整个过程。因此，随着输入信号的增加产生多个转换。因此，在比较器电路中添加迟滞可以抵消任何由噪声引起的错误切换。

运算放大器中的迟滞

运算放大器中的迟滞类似于正反馈如何在比较器中产生迟滞电压（而不是负电压）。因此，这允许运算放大器形成施密特触发电路。

这就是事情变得有趣的地方。

当您将运算放大器作为闭环电路驱动至饱和（带滞后）时，输出将饱和并为您提供与比较器相同的结果。它适用于反相输入和同相输入。

无迟滞比较器

没有滞后的比较器

来源：Pxhere

这是一个没有滞后的标准比较器电路。对于该电路，分压器网络 Rx 和 Ry 产生课程使用的最小阈值电压。因此，比较器评估并比较输入电压范围（Vin）与固定阈值电压（Vth），以找出电压之间的关系。

现在，将输入馈电电压（您要比较）连接到电路的反相输入会创建一个极性反转的输出。

因此，只要输入偏置电流的电压差大于阈值，输出就会更接近负电源。同样，如果该点高于输入参考电压，比较器输出将更靠近正电源轨。

虽然这种技术有它的好处，比如确定信号是否高于设定的阈值，但它有一个问题。输入信号上的噪声会在定点上下产生多个跃迁，从而触发波动的结果。

没有滞后的比较器的输出

您可以在上图中看到多个转换。将输入信号想象成一个温度参数，而输出是一个临界温度应用，使事情变得更加透明。现在，不一致的输出信号可能不会给您想要的结果。

或者，假设您需要比较器的输出来运行电机或阀门。在临界阈值情况下，波动信号会多次打开/关闭阀门。

幸运的是，Hysteresis 解决了这个问题，因为它完全抵消了切换阈值时的抖动信号并提供了某种抗噪能力。

带滞后的比较器

具有迟滞的比较器电路

现在，这是一个带有迟滞的比较器电路图。这里，电阻器 RH 侧重于滞后的阈值水平。因此，只要输出电压变为逻辑高电平 (5V)，RH 就会与 Rx 并联。因此，允许额外的直流电流流入 Ry 并将阈值 (VH) 限制增加到 2.7v。此外，如果输入电流不高于阈值电压（2.7v），输出响应不会变为逻辑低电平。

然而，当输出为逻辑低电平时，Rh 变为与 Ry 并联。因此，减少流入 Ry 的电流并使阈值电压 t0 下降 2.3v。现在，要回到逻辑高电平 (5V)，输入信号必须低于 2.3 v。