一种多输出状态的滞回比较器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种滞回比较器，具体涉及一种多输出状态的滞回比较器。
【背景技术】
[0002] 滞回比较器是一种常用的比较器，广泛应用于工业控制领域。滞回比较器的电压 比较阀值是根据输出状态决定的，在输出为高电平时，电压比较阀值为高电平，输出为低电 平时电压比较阀值为低电平，因此会产生电压滞回区间。由于电压滞回区间的存在，整个滞 回器具有一定"惯性"，因而抗干扰能力强，在工业控制领域具有广泛的应用，也常作为混沌 系统的切换控制部分。
[0003] 但现有滞回比较器的输出只有高低电平两种状态，输出状态单一。因此，在混沌切 换控制系统中，采用传统滞回比较器只能够实现两个系统之间的切换，要实现多个系统的 切换，就要将多个滞回比较器进行级联，电路繁琐；而且由于滞回比较器中运算放大器单元 之间本身就存在误差，多级级联之后会积累误差，容易造成混沌电路系统电路实际调节的 困难。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于针对现有滞回比较器只有高低电平两种输出状态的缺陷，提出 了一种能够在滞回区间内产生多种输出状态的滞回比较器。
[0005] 为此，本发明采用如下技术方案： 一种多输出状态的滞回比较器，包括一个滞回比较器、若干窗口比较器、与窗口比较器 相同数量的模拟开关及一个多变量反相加法器，所述滞回比较器和窗口比较器的输入端分 别连接输入电压，窗口比较器的输出端分别连接模拟开关的输入端，模拟开关的输出端分 别与多变量反相加法器的输入端相连接，滞回比较器的输出端分别与模拟开关的控制端和 多变量反相加法器的输入端相连接，多变量反相加法器的输出端连接输出电压。
[0006] 进一步地，所述窗口比较器的输出端与模拟开关的输入端之间连接有减法器。
[0007] 进一步地，所述滞回比较器输出端与其中一模拟开关的控制端之间连接有第一反 相器。
[0008] 进一步地，所述多变量反相加法器的输出端与输出电压之间连接有第二反相器。 [0009]本发明的电路原理如下： 本发明多状态滞回比较器是指滞回比较器能够在滞回区间内输出多个输出状态。而要 想获得多个输出状态，只能通过两种方式，一种是改变滞回区间内的输出值，另一种是改变 滞回状态外的输出值。本发明选择通过改变滞回比较器滞回区间内的电压输出值来增加滞 回比较器的输出状态。具体地，本发明用多变量反相加法器将窗口比较器的电压输出值叠 加到滞回比较器的输出值上来改变滞回比较器的输出值，并且根据滞回比较器的输出电压 值决定模拟开关是否打开，从而决定窗口比较器的输出电压值是否叠加到滞回比较器的输 出电压上，如此将滞回比较器的输出值与窗口比较器的输出值通过多变量反相加法器相叠 加就可以形成多输出状态的滞回比较器。
[0010] 具体而言，单个滞回比较器的输出只有高低电平两种状态即UH1、UL1，单个窗口 比较器也有高低电平两种状态UH2、UL2,在将滞回比较器与窗口比较器的电压输出值叠加 后，最多会有（UH1+UH2，UH1+UL2，UL1+UH2，UL1+UL2)四种状态，若有n个窗口比较器，则 最多会有2 (n+1)种状态。
[0011] 综上，本发明的有益效果在于： 1、 经过本发明电路改造后，通过单个滞回比较器即可产生多个输出状态，解决了单个 滞回器只能输出两种状态的缺陷； 2、 本发明通过滞回比较器、窗口比较器、模拟开关、加法器等现有电路模块实现，电路 结构简单，并且调节方便； 3、 可以根据实际需要设定滞回比较器输出值的个数与大小，适于推广。
【附图说明】
[0012] 图1为本发明的电路结构原理框图； 图2为本发明实施例的电路结构原理框图； 图3为本发明实施例的电路结构图； 图4为本发明实施例VI的传输特性曲线； 图5为本发明实施例V2的传输特性曲线； 图6为本发明实施例V3的传输特性曲线； 图7为本发明实施例Vwt的传输特性曲线。
【具体实施方式】
[0013] 下面以单个滞回比较器四输出状态的设计为例，详细解释本发明多输出状态滞回 比较器的设计原理。
[0014] 如图2所示，第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第一二极管D1、第二二极管 D2和第十九电阻R19组成第一窗口比较器，VMf2、VMf3是第一窗口比较器的上电压限值和下 电压限值，且VMf2>VMf3。第四运算放大器U4、第五运算放大器U5、第三二极管D3、第四二极 管D4和第二十电阻R20组成第二窗口比较器，VMf4、VMf5是第二窗口比较器的上电压限值 和下电压限值，且V,ef4>V,ef5。第一电阻R1、第二电阻R2与第三运算放大器U3组成滞回比 较器，1@是滞回比较器滞回区间的中心电压值，该滞回比较器的电压输出值为V2。第三 电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6与第六运算放大器U6构成第一减法器，第 一减法器的输出电压值为VI。第七电阻R7、第八电阻R8与第七运算放大器U7构成第一反 相器。第九电阻R9、第十电阻R10、第^^一电阻R11、第十二电阻R12与第八运算放大器U8 组成第二减法器，第二减法器的输出电压值为V3。第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五 电阻R15、第十六电阻R16与第九运算放大器U9组成三变量反相加法器(本实施例多变量反 相加法器选择三变量反相加法器)，其输出电压值为-V。#。第十七电阻R17、第十八电阻R18 与第十运算放大器U10构成第二反相器2。
[0015] 滞回比较器、第一窗口比较器和第二窗口比较器的输入端分别连接输入电压vin， 第一窗口比较器的输出端通过第一减法器连接第一模拟开关的输入端，第二窗口比较器的 输出端通过第二减法器连接第二模拟开关的输入端，第一模拟开关和第二模拟开关的输出 端分别与三变量反相加法器的输入端相连接，滞回比较器的输出端分别与第一模拟开关和 第二模拟开关的控制端以及三变量反相加法器的输入端相连接，滞回比较器与第二模拟 开关之间还连接有第一反相器，三变量反相加法器的输出端通过第二反相器连接输出电压 V〇Ut。
[0016] 第一模拟开关和第二模拟开关选用⑶4066或者其它市售型号的模拟开关芯片。
[0017] 滞回比较器的输入比较阀值为TL1，TH1，且TL1〈TH1，输出值有高电平VoH和低电 平VoL两种状态，且V〇H=-VoL;第一窗口比较器和第二窗口比较器的输入比较阈值均为 TL2,TH2,且TL1=TL2,TH1=TH2,由于第十九电阻R19和第二十电阻R20接地，第一窗口比较 器和第二窗口比较器的电压输出值有高电平VoH和低电平〇两种状态，且其中第一窗口比 较器或第二窗口比较器的输出是否与滞回比较器的输出结果相加由滞回比较器的输出电 压值决定。其原理为，滞回比较器的输出为高电平VoH时，模拟开关打开，而当滞回比较器 的输出为低电平VoL时，模拟开关关闭。
[0018] 若输入电压Vin〈TLl(TL2)，则滞回比较器的输出为高电平VoH，第一窗口比较器 和第二窗口比较器的输出亦为高电平VoH，此时第一模拟开关打开，并且由于第一反相器的 反相作用，施加到第二模拟开关控制端上的输出电压被第一反相器反相为低电平VoL，所以 此时第二模拟开关关闭。
[0019] 另外，由于本发明只需要改变滞回区间内的电压输出值，因此需要 将第一窗口比较器和第二窗口比较器在滞回区间门限值之外的输出电平设 置为0,因而，本发明通过设置第一减法器和第二减法器将第一窗口比较器和 第二窗口比较器在滞回区间门限值之外的输出电平相减以得到0V的输出电 压。于是，第一窗口比较器输出电压VoH在经过第一减法器后，输出电压值
【主权项】
1. 一种多输出状态的滞回比较器，其特征在于，包括一个滞回比较器、若干窗口比较 器、与窗口比较器相同数量的模拟开关及一个多变量反相加法器，所述滞回比较器和窗口 比较器的输入端分别连接输入电压，窗口比较器的输出端分别连接模拟开关的输入端，模 拟开关的输出端分别与多变量反相加法器的输入端相连接，滞回比较器的输出端分别与模 拟开关的控制端和多变量反相加法器的输入端相连接，多变量反相加法器的输出端连接输 出电压。
2. 根据权利要求1所述的一种多输出状态的滞回比较器，其特征在于，所述窗口比较 器的输出端与模拟开关的输入端之间连接有减法器。
3. 根据权利要求1所述的一种多输出状态的滞回比较器，其特征在于，所述滞回比较 器输出端与其中一模拟开关的控制端之间连接有第一反相器。
4. 根据权利要求1所述的一种多输出状态的滞回比较器，其特征在于，所述多变量反 相加法器的输出端与输出电压之间连接有第二反相器。
【专利摘要】本发明提供了一种多输出状态的滞回比较器，包括一个滞回比较器、若干窗口比较器、与窗口比较器相同数量的模拟开关及一个多变量反相加法器，所述滞回比较器和窗口比较器的输入端分别连接输入电压，窗口比较器的输出端分别连接模拟开关的输入端，模拟开关的输出端分别与多变量反相加法器的输入端相连接，滞回比较器的输出端分别与模拟开关的控制端和多变量反相加法器的输入端相连接，多变量反相加法器的输出端连接输出电压。本发明通过单个滞回比较器即可产生多个输出状态，解决了目前单个滞回器只能输出两种状态的缺陷，并且全部通过现有电路模块实现，电路结构简单，而且调节方便。
【IPC分类】H03K5-22
【公开号】CN104868888
【申请号】CN201510269703
【发明人】朱娟峰, 李守亮, 马义德, 杜娟, 刘冀钊, 周爽
【申请人】兰州大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月25日