CN108923781A - 一种基于单电源供电的正负双向输入对称比较电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于单电源供电的正负双向输入对称的比较电路，包括电源VCC、比较器N1、比较器N2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4及电阻R5，电阻R1及电阻R3的阻值相等，电阻R4及电阻R5的阻值相等；电阻R1、电阻R2、电阻R3依次串联，且电阻R1与电源VCC连接，电阻R3接地；比较器N1的同向输入端连接在电阻R1与电阻R2之间的串联线路上；比较器N2的反向输入端连接在电阻R2与电阻R3之间的串联线路上；比较器N1的反向输入端及比较器N2的同向输入端均通过电阻R5连接电源，且均通过电阻R4输入比较信号；比较器N1的输出端与比较器N2的输出端连接。本发明解决了传统的正负双向输入比较电路无法同时满足响应速度高、精度高及可靠性高的技术问题。

Description

一种基于单电源供电的正负双向输入对称比较电路
技术领域
本发明涉及一种正负双向输入比较电路。
背景技术
正负双向输入比较电路，可用于PWM整流以及逆变器电源等领域。对正负双向输入比较电路的要求是：快响应速度及高的可靠性及精度。
传统的双向比较电路有两种：一种是将负电压经过绝对值电路转换为正电压后，再通过单电源比较器进行比较，该电路的结构如图1所示；另一种是直接采用两只双电源比较器进行比较，该电路的结构如图2所示。
采用绝对值电路的双向比较电路的性能很大程度上取决于绝对值电路的特性，绝对值电路通常有两种搭建方式，一种是采用运放搭建，一种是采用桥式整流二极管搭建，采用运放搭建的绝对值电路转换精度较高，但是响应速度一般在十几千赫兹，无法满足电源保护电路的快速性。而采用桥式整流二极管搭建的绝对值电路响应速度远高于普通运放，但是由于二极管的非线性，很大程度的降低了保护的精度。
采用2只双电源比较器的电路是采用两个独立的比较电路，一个是正向阈值比较电路，另一个是负向阈值比较电路，而两个比较电路的阈值是需要独立调节才能达到平衡的。当正负电源发生变化时，比较电路的阈值也会出现不对称的情况，降低了可靠性。
从上面分析可以看出，传统的正负双向输入比较电路无法同时满足响应速度高、精度高、可靠性高的要求。
发明内容
为了解决传统的正负双向输入比较电路无法同时满足响应速度高、精度高及可靠性高的要求，本发明提供一种基于单电源供电的正负双向输入对称比较电路。
本发明的技术解决方案是：
一种基于单电源供电的正负双向输入对称比较电路，其特征在于：包括电源VCC、比较器N1、比较器N2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4及电阻R5，所述电阻R1及电阻R3的阻值相等，所述电阻R4及电阻R5的阻值相等；
所述电阻R1、电阻R2、电阻R3依次串联，且电阻R1与电源VCC连接，电阻R3接地；
所述比较器N1及比较器N2的正供电端均与电源VCC连接，负供电端均接地；所述比较器N1的同向输入端连接在电阻R1与电阻R2之间的串联线路上；所述比较器N2的反向输入端连接在电阻R2与电阻R3之间的串联线路上；
所述比较器N1的反向输入端及比较器N2的同向输入端均通过电阻R5连接电源，且均通过电阻R4输入比较信号；
所述比较器N1的输出端与比较器N2的输出端连接。
进一步地，还包括电阻R6，所述电阻R6的一端与电源VCC连接，另一端与比较器N1和比较器N2的输出端连接。电阻R6作为上拉电阻。
进一步地，还包括电容C1，所述电容C1的一端与比较器N1的同向输入端连接，另一端接地。
进一步地，还包括电容C2，所述电容C2的一端与比较器N2的反向输入端连接，另一端接地。
进一步地，还包括电容C0，所述电容C0的一端与比较器N2的同向输入端连接，另一端接地。
进一步地，还包括电容C3，所述电容C3连接在比较器N1的同向输入端与反向输入端之间。
进一步地，还包括电容C4，所述电容C4连接在比较器N2的同向输入端与反向输入端之间。
本发明与现有技术相比，有益效果是：
本发明正负双向输入对称比较电路能够同时满足高速、高精度、高可靠性要求，具体体现在以下方面：
1)高速：与传统带有绝对值电路的双向比较电路相比，省去了绝对值电路，信号通过电阻直接进入比较器比较，响应速度块。
2)高精度：正负双向比较阈值对称，误差小。
3)可靠性高：比较电路中省去了负电源，整个电路仅包括5只电阻器R1、R2、R3、R4、R5和2只比较器N1、N2，结构简单，可靠性高。
附图说明
图1为现有采用绝对值电路的双向比较电路；
图2为现有采用双电源比较器的双向比较电路；
图3为本发明实施例1基于单电源供电的正负双向输入对称比较电路。
图4为本发明实施例2基于单电源供电的正负双向输入对称比较电路。
图5为本发明实施例3基于单电源供电的正负双向输入对称比较电路。
具体实施方式
如图3所示，本发明基于单电源供电的正负双向输入对称比较电路，包括电源VCC、比较器N1、比较器N2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4及电阻R5；电阻R1及电阻R3的阻值相等，电阻R4及电阻R5的阻值相等。比较器N1及比较器N2的正供电端均与电源VCC连接，负供电端均接地；电阻R1、电阻R2、电阻R3依次串联，且电阻R1与电源VCC连接，电阻R3接地；比较器N1的同向输入端连接在电阻R1与电阻R2之间的串联线路上；比较器N2的反向输入端连接在电阻R2与电阻R3之间的串联线路上；比较器N1的反向输入端及比较器N2的同向输入端均通过电阻R5连接电源，且均通过电阻R4输入比较信号；比较器N1的输出端与比较器N2的输出端连接。
本发明单电源供电的正负双向输入对称比较电路的比较原理是：
经过电源VCC、阻值相等的电阻R4及电阻R5的作用后，输入至比较器N1的反向输入端及比较器N2的同向输入端进行比较；输入的比较信号Vi变化为：
电源VCC经电阻R1、电阻R2、电阻R3进行分压，由于电阻R1和电阻R3的阻值相同，因此，比较器N1的同向输入端与比较器N2的反向输入端的电压是关于VCC/2对称的。
比较器N1的同向输入端的电压，即比较器N1的阈值为:
比较器N2的反向输入端的电压，即比较器N2的阈值为:
当输入的电压信号Vi满足关系时，比较器输出1；当输入的电压信号Vi满足关系时，比较器输出0；当输入的电压信号Vi满足关系时，比较器输出0。
如图3所示，在比较器N1和比较器N2的输出端加电阻R6，电阻R6是作为上拉电阻使用的，并不是一个必须的电阻，根据不同的比较器进行选择，有的比较器需要加上拉电阻才能输出高电平，有的比较器不需要。
如图4所示，在图3所示的结构的基础上加入了电容C1、电容C2及C0，电容C1、电容C2为滤波电容，电容C0与电阻R4和R5构成滤波电路，可以设计需要的截止频率值。
如图5所示，在图4所示的结构的基础上加入了电容C3、电容C4，同时去掉了电容C0，电容C3、电容C4均选用几十皮法的电容值，不会对输入信号的引入延时，但可以大大提高电路的抗干扰性。

Claims (7)

1.一种基于单电源供电的正负双向输入对称比较电路，其特征在于：包括电源VCC、比较器N1、比较器N2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4及电阻R5，所述电阻R1及电阻R3的阻值相等，所述电阻R4及电阻R5的阻值相等；
所述电阻R1、电阻R2、电阻R3依次串联，且电阻R1与电源VCC连接，电阻R3接地；
所述比较器N1及比较器N2的正供电端均与电源VCC连接，负供电端均接地；所述比较器N1的同向输入端连接在电阻R1与电阻R2之间的串联线路上；所述比较器N2的反向输入端连接在电阻R2与电阻R3之间的串联线路上；
所述比较器N1的反向输入端及比较器N2的同向输入端均通过电阻R5连接电源VCC，且均通过电阻R4输入比较信号；
所述比较器N1的输出端与比较器N2的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的基于单电源供电的正负双向输入对称比较电路，其特征在于：
还包括电阻R6，所述电阻R6的一端与电源VCC连接，另一端与比较器N1和比较器N2的输出端连接。
3.根据权利要求1或2所述的基于单电源供电的正负双向输入对称比较电路，其特征在于：
还包括电容C1，所述电容C1的一端与比较器N1的同向输入端连接，另一端接地。
4.根据权利要求3所述的基于单电源供电的正负双向输入对称比较电路，其特征在于：
还包括电容C2，所述电容C2的一端与比较器N2的反向输入端连接，另一端接地。
5.根据权利要求4所述的基于单电源供电的正负双向输入对称比较电路，其特征在于：
还包括电容C0，所述电容C0的一端与比较器N2的同向输入端连接，另一端接地。
6.根据权利要求4所述的基于单电源供电的正负双向输入对称比较电路，其特征在于：
还包括电容C3，所述电容C3连接在比较器N1的同向输入端与反向输入端之间。
7.根据权利要求6所述的基于单电源供电的正负双向输入对称比较电路，其特征在于：
还包括电容C4，所述电容C4连接在比较器N2的同向输入端与反向输入端之间。
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