Opamp迟滞-计算和设计考虑

在本博客的大多数自动电池充电电路中，你可能已经看到了一个opamp，其中包含了一些关键功能的迟滞特性。本文阐述了opamp电路中迟滞函数的意义和设计技术。

要确切地了解什么是滞后，你可以参考这篇文章通过一个继电器的例子解释迟滞

工作原理

图2展示了不使用迟滞的比较器的常规设计。这种安排通过使用分压器(Rx和Ry)来确定最小阈值电压。

比较器将评估并将输入信号或电压(Vln)与设置的阈值电压(Vth)进行比较。

要比较的比较器输入进给电压连接到反相输入，结果输出将具有反相极性。

每次Vin >第v次输出都应该接近负电源(GND或图中显示的逻辑低)。当Vln < Vth时，输出将接近正电源(Vcc = 5V或逻辑高在本例中)。

这个简单的解决方案使您能够判断真正的信号(例如温度)是否高于给定的决定性阈值限制。

即便如此，使用这种技术也可能会陷入困境。对输入馈电信号的干扰可能会导致输入切换到高于或低于设置的阈值，从而触发不一致或波动的输出结果。

没有滞后的比较器

图3显示了输入电压波动模式下无迟滞比较器的输出响应。

当输入信号电压到达设定的极限(由分压器网络)(Vth = 2.5V)时，它会在若干实例中调整高于或低于最小阈值。

因此，输出也会随着输入而波动。在实际电路中，这种不稳定的输出很容易造成不利的问题。

作为图示，思考输入信号是温度参数，输出响应是作为一个关键的基于温度的应用，其恰好被微控制器解释。

波动的输出信号响应可能不能为微控制器提供可靠的信息，并可能在关键阈值水平对微控制器产生“混淆”的结果。

另外，想象一下，比较器输出是操作电机或阀门的操作。在阈值限制期间，这种不一致的切换可能在关键阈值情况的过程中迫使阀门或电机在很多次接通/脱落。

但一个“酷”的解决方案，通过对比较器电路进行适度的改变，使您能够包括迟滞，从而完全消除阈值转换期间的抖动输出。

迟滞利用两个明显的阈值电压限制来避免所讨论电路中所见的波动跃迁。

输入信号馈送需要超过上门限(VH)以产生低输出转换，或低于下设置门限(VL)以转换到高输出。

比较器和磁滞

图4表示比较器上的滞后。电阻RH锁定滞后阈值水平。

每当输出处于逻辑高电平(5V)时，Rh保持与Rx并行。这将额外的电流推入Ry，将阈限电压(VH)提高到2.7V。输入信号可能需要高于VH=2.7V，以促使输出响应移动到逻辑低(0V)。

虽然输出处于逻辑低（0V），但RH与RY平行设置。这种切割在电流中进入RY，将阈值电压降至2.3V。输入信号将在于VL = 2.3V将输出沉降到逻辑高（5V）。

输入波动的隔间输出

图5表示具有波动输入电压的迟滞比较器的输出。输入信号电平应该移动到更高的阈值限制(VH = 2.7V)， opamp输出滑到逻辑低(0V)。

此外，输入信号电平需要在较低阈值下移动，以使opamp输出平滑地升高到逻辑高（5V）。

由于磁滞，本例中的扰动可以忽略不计，因此可以忽略。

但是已经说过这一点，在滞后计算的范围内的输入信号电平的情况下（2.7V-2.3V）可能导致产生补充波动输出转换响应。

为了弥补这一点，需要充分扩展迟滞范围设置，以消除给定特定电路模型中的诱导干扰。

第2.1节为您提供了一个解决方案，用于根据您选择的应用程序需求确定组件来修复阈值。

磁滞比较器的设计

等式（1）和（2）可以有助于确定希望创建滞后阈值电压VH和VL的电阻器。需要任意挑选单个值（RX）。

在这个图中，RX被确定为100k，以帮助减少电流。计算Rh为575k，据此执行即时标准值576k。公式(1)和(2)的确认见附录A。

Rh / Rx = VL / VH - VL

用实际例子讨论滞后

我们以一个IC 741电池充电电路为例，学习如何反馈迟滞电阻使用户设置充分充电切断和低充电恢复的继电器相隔一些电压差。如果没有引入迟滞，继电器会在切断电平迅速开关ON OFF，造成系统的严重问题。

这个问题是由这个博客的忠实读者之一Mike先生提出的。

为什么使用参考齐纳

问题:

1)嗨，这个电路非常天才!

但是我有一些关于比较放大器的问题;

为什么4.7齐纳被用作参考电压?如果我们不希望12伏的电压降至11伏以下放电，为什么齐纳值这么低?

反馈电阻到虚拟接地点是100K电阻吗?如果是，为什么选择这个值?

谢谢你的帮助!

2)还有，我很抱歉，我忘了问为什么在BC 547晶体管的底座上有4.7个齐纳?

这也是我今天对这条赛道的最后一个问题。红色/绿色指示led;它们是怎么发光的?我的意思是红色LED通过它的电阻连接到顶部+轨，连接到OPAMP的输出，然后串联到绿色LED。

看起来它们会同时开着，因为它们是串联的，在两个电路中。

是否与反馈电路和虚拟地面有关？哦，我想我可能会看到。因此，当opamp关闭时，顶部红色LED

电流正在经过反馈电阻（因此它“开”）到虚拟地点？但是当opamp有输出时，它会如何关闭，但是当运算放大器获取输出时，我可以看到下降到绿色的LED，但是如何在该状态下，红色LED然后被关闭？

再次感谢任何帮助!

我的回答

4.7不是一个固定值，也可以改变为其他值，引脚3预设最终根据选择的齐纳值调整和校准阈值。

问题

所以参考电压是齐纳在引脚2(俯视图opamp)正确吗?100K反馈电阻器和锅正在产生磁滞值(意思是，引脚2和3之间的差异，使opamp摆动高到它的+轨电压)?

opamp在这个配置总是试图使引脚2和3通过其反馈电阻到达相同的值，对吗(零，因为反馈分压器是@ 0和引脚3是@地)?

我看到这个太阳能充电器控制器没有反馈，只是使用几个opamps电压参考引脚和另一个壶。

我只是想弄明白在这种情况下滞后是如何工作的，我不懂这个电路的数学。100k 10k预设反馈是绝对必要的吗?

在其他opamp电路中，它们不使用任何反馈，只需在比较器配置模式下使用反转/非转换引脚的参考电压，并且当超过一个时，opamp将摇摆到其轨道电压

回来的是什么？我理解opamp增益公式，在这种情况下是100k / 10k x电压电压（预设）值和4.7齐纳的电压差？

或者是施密特触发类型的滞后utp ltp电路

我仍然没有得到10万/1万的反馈;我看到的大多数opamp比较器只是在饱和时使用opamp，你能解释为什么反馈和增益是这样的吗?

好吧，我被耍了;10K预设用来从12伏的轨道上划分电压，对吗?那么，当它的预设值根据POT刮水器是多了吗?比4.7V齐纳还要高，我们把opamp调高?仍然没有得到100k反馈，为什么它被用于比较电路

为什么使用反馈电阻

我的回答

请参考上面的示例图来理解反馈电阻在Opamp电路中如何工作

我相信你知道分压器是怎么工作的吧?一满就好

检测到电荷阈值，根据引脚3预设的调整，引脚3的电压刚好高于引脚2的齐纳电压，这迫使opamp输出从其之前的零电压....摆动到供应水平这意味着它从0到14V瞬间改变。

在这种情况下，我们现在可以假设反馈连接在“正电源”和引脚3…当这种情况发生的反馈电阻开始提供这个14 v销# 3,这意味着它进一步强化了预设电压和增加了一些额外的伏取决于其阻力值,这意味着这个技术反馈变得与预设电阻位于其中心部门之间和积极的手臂。

所以在过渡引脚＃3期间假设4.8V，这将输出切换到电源电平，并允许电源通过反馈电阻返回引脚＃3，这导致引脚＃3在5V时更高的比例更高....由于这个引脚＃3电压需要更长的时间才能恢复到4.7V齐纳值水平以下，因为它已被提升到5V ......这称为滞后。

两个LED永远不会亮，因为他们的结连接到opamp的引脚#6，将在0V或电源电压，这将确保要么红色LED灯亮或绿色，但决不在一起。

滞后是什么

问题

谢谢你回答了我所有的问题，特别是关于反馈的问题，这似乎有点先进的配置，所以它对我来说是新的，这个低电压设置点电路选项也工作;14伏在非反相，12伏齐纳在反相参考引脚。

一旦14 VDC的轨道下降到12,opamp输出跳闸。这将激活电路的低电压部分。在你的情况下，10k壶只是“调整”，“分割”或把14伏轨电压更接近4.7齐纳?你还在控制14伏直流电。

我的意思是，一旦它达到11伏等，你想要一个比率，将摆动opamp高。如果你用另一个齐纳值替换4.7，锅分频器将设置一个新的比率，但锅仍然是“跟随”或与轨14 VDC的比率?不是把14VDC放在一个opamp引脚上，而是通过分压器，但比率仍然控制一个小的下降，从14VDC到11 VDC通过10K的锅，将下降到4.7V?

我只是试图了解电路如何从11VDC（我们希望低电压设定点为中心）和4.7 VDC的REF电压的“传播”。大多数比较器电路IVE在引脚2处看到ref VDC，例如6 VDC。和一个轨道电压，比如12 VDC。然后一个锅从12VDC的轨道设置一个分隔件，通过分频器的中点滴下来说6 VDC。一旦引脚3处的电压接近REF 6 VDC @引脚2，OPAMP根据其配置摇摆，（反转或非反转）

也许我搞砸的地方在这里-在我看过的其他电路中，轨电压被假定是僵硬的，但在这种情况下，它将下降，它的下降(14VDC到11VDC)打乱了10K的分压器比?

和您使用该比率参考4.7齐纳？因此，如果您在其半位置的10k罐5 k，则该分频器将在7 VDC（R2 / R1 + R2）中设置14VDC，如果14轨到11 VDC，则分隔率中间位置现在为5.5，所以它取决于刮水器在哪里，我开始得到它吗？

我们只是调整雨刷，直到4.7与分压器和我们想要的轨降成比例?

所以这个电路是使用常规的opamp比较器原理，但增加了对低电压设定值控制的迟滞影响?

我的回答

是的，你做对了。

一个12V的齐纳器也可以工作，但是这会导致opamp在12V和12.2V之间切换，反馈系统允许opamp在11V和14 v之间切换。V，这是使用反馈迟滞电阻的主要优点。

类似地，在我的情况下，如果反馈电阻被移除，opamp将开始频繁地在14.4V截止电平和14.2V恢复电平之间振荡。因为根据10K预置的设置，opamp将在14.4V切断，一旦电池电压下降几毫伏，opamp将再次关闭，这将持续不断地造成继电器的恒定on / off开关。

然而，如果不使用继电器而使用晶体管，上述情况将是好的。

问题

通常我看到在固定电压比较器是一个像你这样有@销2,通常通过一个分压器或稳压等,然后在销3的可变电压源-壶地面配置中间雨刷(锅)和刮水器会发现销2的设置点。

在你的情况下，4.7固定齐纳电压和摆动opamp约其轨道，根据其配置，令人困惑的是，在你的电路中的10K雨刷设置为14.4伏特?那你是想让4.7齐纳失效吗?我还没找到火柴?

如何设置阈值行程点

我的回答

我们首先设置上限阈值切断通过锅通过供应14.4V的可变电源与反馈电阻断开。

一旦上述设置，我们在插槽中连接一个正确选择的迟滞电阻，然后开始降低电压，直到我们发现opamp开关在所需的较低的11V。

这完美地设置了电路。

现在，在实际确认这一点之前，我们要确保首先连接电池，然后接通电源。

这是很重要的，以便电源能够被电池水平拖下来，并从一个完全等于电池放电水平的水平开始。

这就是全部，在此之后，它在用户设置的切断模式之后的opamp都是顺利的帆船。

另一件重要的事情是，电源电流必须是电池AH的1/10左右，这样电源可以很容易地被电池水平最初拉下来。

问题

是的，我仔细考虑过了，如果没有滞后效应，就行不通。如果我把一个7齐纳销2组Vin @销3到5 k分压器是7伏,电路和电池放电,电池刚充电14伏,继电器会下降,收缩负荷,但负载将下降7罐马上下来,所以继电器会辍学。没有滞后效应，我现在知道为什么我不工作了，谢谢

我的回答

即使在没有负载的情况下，电池也不会坚持14.4V的极限，而是会立即尝试稳定在12.9V或13V左右。

当opamp o / p波动(+)变得一样好供应铁路,这意味着反馈电阻与供应铁路,进一步表明销# 3是受到一个单独的平行电压除了预设上部分电阻与供应铁路。

这个来自反馈的附加电压导致引脚3从4.7V上升到5V…这改变了引脚3/2的计算，并迫使opamp保持闩锁，直到5V下降到4.7v以下，这只发生在电池电压下降到11V....如果没有这个，opamp将会在14.4V和14.2V之间不断切换

什么是满充电电压和滞后

下面的讨论告诉我们什么是铅酸电池的满充电电压和电池充电系统的滞后意义。这些问题是由吉里什先生提出的

讨论电池充电参数
我几个问题让我划伤了我的头：
标准铅酸蓄电池的满电电压是多少，电池需要在什么电压下从充电器断开。铅酸电池的浮动充电电压是多少?
滞后电阻在比较电路中是关键吗?没有它，它能正常工作吗?我用谷歌搜索了一下，发现了很多令人困惑的答案。我希望你能回答。项目正在进行中。
的问候。

满电切断和迟滞
嗨,格里,
1)对于12V的铅酸电池，从电源中完全充电为14.3V(截止限)，浮充可以是该电压下的最小电流，防止电池自放电，也防止电池过充。

根据经验，这个电流可以在Ah/70左右，比电池的Ah额定电流少50到100倍。
在opamps中需要滞后，以防止它们响应于由Opamp监视的波动输入而产生波动输出（开/关）。

例如如果一个opamp没有磁滞特性配置监控一个超载的情况在电池充电系统中,然后在全负荷水平就切断了供应充电电池,电池会倾向于放弃电压和尝试一些低电压位置安顿下来。

你可以把它比作在管子里抽气，只要有抽气的压力，管子里的空气就会保持不变，但一旦抽气停止，管子就会开始慢慢地泄气……电池也会发生同样的情况。

当这种情况发生时，opamp输入参考恢复，其输出被提示再次打开充电开关，再次将电池电压推向更高的截止阈值，循环不断重复.......这个动作创建了opamp输出在满电荷阈值的快速切换。这种情况通常不推荐在任何opamp控制的比较器系统，这可能会引起继电器抖振。

为了防止这一点,我们添加一个滞后电阻输出引线和opamp传感针,以便在截止限制opamp关闭了其输出和门闩在这个位置上,除非和直到传感输入传递真正降至一个不安全的下限(其中oamp滞后不能持有锁),然后opamp再次打开。

请在此下载原文:

//www.addme-blog.com/wp-content/uploads/2021/03/op-amp-hysteresis-calculations.pdf

如果您对铅酸电池的满充电电压和电池充电系统的滞后效应有更多的疑问，请不要犹豫通过评论提出。