比较器电路中的迟滞
比较器电路可能是
电子设计中有意迟滞的代表性的用途。顾名思义，比较器是一种比较两个输入信号并通过其输出电压指示两个输入中哪一个具有更高电压的设备。
基本的模拟比较器只是一个具有高增益的差分放大器，这就是为什么没有负反馈的
运算放大器可以成为一个还不错的比较器。然而，运算放大器并未针对比较器功能进行优化，因此使用真正的比较器 IC 是一个更好的主意。
理想的非迟滞比较器只有一个差分输入阈值。通常该阈值是 0 V，这意味着当两个输入信号之间的差异为零时输出将转换。因此，一旦同相输入端的电压上升到反相输入端的电压以上，输出就会迅速增加到比较器的正电源电压；一旦同相输入端的电压低于反相输入端的电压，输出就会转变为负电源电压。
这一切在纸面上看起来都不错，但在实际电路中，单阈值模型往往不能令人满意。问题（像往常一样）是噪音。尽管“真实”（即无噪声）输入信号仅相互交叉，但影响所有现实生活信号的小幅度波动可能会导致多次输出转换。
我们可以在图 1 中看到这一点，其中蓝色曲线表示比较器非反相输入处的信号。黑线代表连接到反相输入的电压，用作参考电平。
具有递减输入信号的单阈值比较器电路。
图 1.单阈值比较器电路。图片由All About Circuits提供
当蓝色曲线远高于参考电平时，输出处于或接近正轨。当它远低于参考电平时，输出处于或接近负轨。当蓝色曲线接近参考水平时，就会出现问题。由于差分阈值为 0 V，因此每次发生任何类型的交叉时输出都会发生转换。这里所需的行为只是一个输出转换，因为蓝色信号的无噪声版本只会引起一个转换。然而，对于噪声，我们会得到三个转换。
通过考虑系统的当前状态和系统的历史，我们可以大大减少虚假转换的数量。实际上，如图 2 所示：比较器电路，其中迟滞产生两个独立的阈值，一个用于增加输入信号，另一个用于减少输入信号。
具有递增和递减输入阈值的迟滞比较器。
图 2.输入阈值增加（绿线）和输入阈值减少（红线）的迟滞比较器。图片由All About Circuits和 Robert Keim提供
该图演示了如果将一个参考电平转换为两个单独的阈值电平（此处用红线和绿线表示），如何避免虚假转换。由信号增加引起的转变要求输入跨越绿色阈值，由信号下降引起的转变要求输入跨越红色阈值。这种情况仅发生（如图 3 中的红色圆圈所示），因此仅生成输出转换。
图 2 中的电路用红色圆圈标记了输入转换的位置。
图 3.图 2 中的电路，用红色圆圈标记输入穿过下阈值的点。图片由All About Circuits和 Robert Keim提供
迟滞是通过向比较器 IC 添加正反馈来实现的。我们将在下一篇文章中讨论电路设计细节。
磁滞和数据存储
正如我在上一篇文章中所解释的，磁滞既可能是浪费能量的不良来源，也可能是抑制噪声的有益手段。然而，在电子技术的一般历史中更重要的是：磁滞是硬盘驱动器和其他磁存储介质中数据存储的基本原理。
磁性存储介质由铁磁材料制成，铁磁材料在磁场强度和磁通密度方面具有天然的磁滞性。例如，一块铁的磁滞曲线类似于图 4。
铁的磁滞曲线。
图 4.铁的磁滞曲线。图片由All About Circuits提供
一旦这种材料被磁化，将磁场强度降低到零不会将磁通密度降低到零。要消除磁化，您实际上必须施加相反极性的磁场。由于当外加场停用时磁通密度不会衰减到零，因此材料可以在断电后保留信息。因此它可以用作非易失性
存储器。
晶闸管的闭锁行为
我提到过，我们通过创建正反馈路径来为比较器添加迟滞。晶闸管是一种半导体器件，其内部结构包含正反馈，从而以闭锁作用的形式表现出磁滞现象。图 5 显示了一种称为
可控硅整流器 ( SCR ) 的晶闸管的物理结构、等效电路和原理图符号。
SCR物理图、等效原理图、原理图符号。
图 5. SCR 物理图、等效原理图和原理图符号。图片由All About Circuits提供
TRIAC是SCR的双向版本。如图 6 所示，它相当于两个互连的 SCR。
TRIAC等效电路和原理图符号。
图 6. TRIAC 等效电路和原理图符号。图片由All About Circuits提供
SCR 和 TRIAC 是电控闭锁开关。栅极处的信号使这些器件传导电流，并且在栅极信号移除后它们继续传导电流。当流过器件的电流低于称为保持电流的阈值时，器件将退出锁定状态。
这种迟滞行为在各种高功率应用中很有价值。TRIAC 在必须调整传输至负载（例如调光器电路）的平均功率的交流应用中特别有用。
