【導讀】比較器電路可能是電子設計中最具象征意義的故意磁滯。顧名思義
，比較器是一種比較兩個輸入信號並通過其輸出電壓指示兩個輸入中哪個電壓較高的裝置。

了解電比較器電路、磁性元件和大功率設備中磁滯的行為及優點。

zaiqianmiandeliangpianwenzhangzhong
，wojieshaolecizhidegainian，bingxiangxichanshulecizhixitongdeshuchuruheyilaiyushurudedangqianzhuangtaihexitongdelishi。zaizhepianwenzhangzhong
，woxiangtantaoyixiedianqigongchengyingyong，shouyiyucizhi。

比較器電路中的磁滯現象

比bi較jiao器qi電dian路lu可ke能neng是shi電dian子zi設she計ji中zhong最zui具ju象xiang征zheng意yi義yi的de故gu意yi磁ci滯zhi。顧gu名ming思si義yi，比bi較jiao器qi是shi一yi種zhong比bi較jiao兩liang個ge輸shu入ru信xin號hao並bing通tong過guo其qi輸shu出chu電dian壓ya指zhi示shi兩liang個ge輸shu入ru中zhong哪na個ge電dian壓ya較jiao高gao的de裝zhuang置zhi。

一(yi)個(ge)基(ji)本(ben)的(de)模(mo)擬(ni)比(bi)較(jiao)器(qi)就(jiu)是(shi)一(yi)個(ge)高(gao)增(zeng)益(yi)的(de)差(cha)分(fen)放(fang)大(da)器(qi)

，這(zhe)就(jiu)是(shi)為(wei)什(shen)麼(me)一(yi)個(ge)沒(mei)有(you)負(fu)反(fan)饋(kui)的(de)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)可(ke)以(yi)成(cheng)為(wei)一(yi)個(ge)合(he)格(ge)的(de)比(bi)較(jiao)器(qi)。然(ran)而(er)，運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)並(bing)沒(mei)有(you)針(zhen)對(dui)比(bi)較(jiao)器(qi)功(gong)能(neng)進(jin)行(xing)優(you)化(hua)
，所(suo)以(yi)最(zui)好(hao)使(shi)用(yong)真(zhen)正(zheng)的(de)比(bi)較(jiao)器(qi)IC。

理想的非磁滯比較器隻有一個差分輸入閾值。通常該閾值為0 V，這zhe意yi味wei著zhe當dang兩liang個ge輸shu入ru信xin號hao之zhi間jian的de差cha值zhi為wei零ling時shi，輸shu出chu將jiang轉zhuan換huan。因yin此ci
，一yi旦dan非fei反fan相xiang輸shu入ru處chu的de電dian壓ya上shang升sheng到dao反fan相xiang輸shu入ru處chu的de電dian壓ya之zhi上shang，則ze輸shu出chu迅xun速su增zeng加jia到dao比bi較jiao器qi的de正zheng電dian源yuan電dian壓ya
；一旦非反相輸入端的電壓低於反相輸入端的電壓，輸出端就轉換為負電源電壓。

這些在紙上看起來都不錯
，但在實際電路中，單閾值模型往往不令人滿意。問題（和往常一樣）是噪音。盡管“真實”（也就是說
，無噪聲）輸入信號僅相互交叉一次
，但影響所有實際信號的小幅度波動可導致多個輸出轉換。

我們可以在圖1中看到這一點，其中藍色曲線表示比較器非反相輸入處的信號。黑線表示連接到反向輸入的電壓
，用作參考電平。

具有遞減輸入信號的單閾值比較器電路。

圖1：一種單閾值比較器電路。使用的圖像由All About Circuits提供

當(dang)藍(lan)色(se)曲(qu)線(xian)遠(yuan)高(gao)於(yu)參(can)考(kao)電(dian)平(ping)時(shi)，輸(shu)出(chu)位(wei)於(yu)或(huo)接(jie)近(jin)正(zheng)導(dao)軌(gui)。當(dang)它(ta)遠(yuan)低(di)於(yu)參(can)考(kao)水(shui)平(ping)，輸(shu)出(chu)是(shi)在(zai)或(huo)接(jie)近(jin)負(fu)軌(gui)。當(dang)藍(lan)色(se)曲(qu)線(xian)接(jie)近(jin)參(can)考(kao)水(shui)平(ping)時(shi)，故(gu)障(zhang)發(fa)生(sheng)。由(you)於(yu)差(cha)分(fen)閾(yu)值(zhi)為(wei)0 V
，yincimeicifashengrenheleixingdejiaochashi
，shuchudouhuizhuanhuan。cichusuoxudexingweijinweiyigeshuchuzhuanhuan，yinweilansexinhaodewuzaobanbenzhihuidaozhiyigezhuanhuan。raner，duiyuzaosheng，womendedaosangeyueqian。

通過同時考慮係統的當前狀態和曆史
，可以大大減少虛假躍遷的次數。實際上，這類似於圖2：一個比較器電路
，其中磁滯產生兩個單獨的閾值，一個用於增加的輸入信號，另一個用於減少的輸入信號。

一種具有遞增和遞減輸入閾值的磁滯比較器。

圖2：具有遞增輸入閾值（綠線）和遞減輸入閾值（紅線）的磁滯比較器。圖片由All About Circuits和Robert Keim提供

此圖演示了如果將一個參考電平轉換為兩個單獨的閾值電平（此處用紅線和綠線表示）

，如何避免虛假轉換。由遞增信號引起的轉換要求輸入跨過綠色閾值
，而由遞減信號引起的轉換要求輸入跨過紅色閾值。這隻發生一次（如圖3中的紅色圓圈所示），因此隻生成一個輸出轉換。

圖2中的電路，帶有一個紅色圓圈標記輸入轉換的位置。

圖3：圖2中的電路
，用一個紅色圓圈標記輸入穿過下限閾值的點。圖片由All About Circuits和Robert Keim提供

磁滯是通過向比較器IC添加正反饋來實現的。我們將在下一篇文章中討論電路設計細節。

磁滯與數據存儲

正(zheng)如(ru)我(wo)在(zai)前(qian)一(yi)篇(pian)文(wen)章(zhang)中(zhong)所(suo)解(jie)釋(shi)的(de)，磁(ci)滯(zhi)既(ji)可(ke)以(yi)是(shi)浪(lang)費(fei)能(neng)量(liang)的(de)不(bu)希(xi)望(wang)的(de)來(lai)源(yuan)，也(ye)可(ke)以(yi)是(shi)抑(yi)製(zhi)噪(zao)聲(sheng)的(de)有(you)益(yi)手(shou)段(duan)。然(ran)而(er)，在(zai)電(dian)子(zi)技(ji)術(shu)的(de)一(yi)般(ban)曆(li)史(shi)中(zhong)，更(geng)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)：磁滯是硬盤驅動器和其他磁存儲介質中數據存儲的基本原理。

由鐵磁材料製成的磁存儲介質，就磁場強度和磁通密度而言，鐵磁材料是自然磁滯的。例如，一塊鐵具有類似於圖4的磁滯曲線。

鐵的磁滯曲線。

圖4：鐵的磁滯曲線。使用的圖像由All About Circuits提供

一yi旦dan這zhe類lei材cai料liao被bei磁ci化hua，將jiang磁ci場chang強qiang度du減jian小xiao到dao零ling不bu會hui使shi磁ci通tong密mi度du減jian小xiao到dao零ling。為wei了le消xiao除chu磁ci化hua，你ni必bi須xu施shi加jia一yi個ge相xiang反fan極ji性xing的de磁ci場chang。由you於yu當dang外wai加jia磁ci場chang失shi活huo時shi
，磁ci通tong密mi度du不bu會hui衰shuai減jian到dao零ling，因yin此ci在zai移yi除chu功gong率lv後hou
，材cai料liao可ke以yi保bao留liu信xin息xi。因yin此ci
，它ta可ke以yi作zuo為wei非fei易yi失shi性xing存cun儲chu器qi。

晶閘管的閉鎖特性

wotidaoguo
，womentongguochuangjianyitiaozhengfankuilujinglaigeibijiaoqizengjiacizhi。jingzhaguanshiyizhongbandaotiqijian
，qineibujiegoubaohanzhengfankui，congeryibisuodongzuodexingshixianshicizhi。tu5顯示了一種稱為可控矽整流器（SCR）的晶閘管的物理結構、等效電路和示意圖符號。

SCR物理圖
、等效原理圖和原理圖符號。

圖5：SCR物理圖、等效原理圖和原理圖符號。使用的圖像由All About Circuits提供

雙向可控矽是可控矽的雙向版本。如圖6所示，它相當於兩個互連的SCR。

雙向晶閘管等效電路和原理圖符號。

圖6：雙向晶閘管等效電路和原理圖符號。使用的圖像由All About Circuits提供

SCR和TRIACshidiankongbisuokaiguan。zhajichudexinhaoshizhexieqijiandaotongdianliu
，bingqiezaiyichuzhajixinhaohou，tamenjixudaotongdianliu。dangliujinggaiqijiandedianliudiyuchengweibaochidianliudeyuzhishi，gaiqijiantuichusuodingzhuangtai。

這(zhe)種(zhong)滯(zhi)回(hui)特(te)性(xing)在(zai)各(ge)種(zhong)高(gao)功(gong)率(lv)應(ying)用(yong)中(zhong)都(dou)很(hen)有(you)價(jia)值(zhi)。例(li)如(ru)，雙(shuang)向(xiang)晶(jing)閘(zha)管(guan)在(zai)交(jiao)流(liu)應(ying)用(yong)中(zhong)特(te)別(bie)有(you)用(yong)，因(yin)為(wei)交(jiao)流(liu)應(ying)用(yong)必(bi)須(xu)調(tiao)整(zheng)傳(chuan)送(song)到(dao)負(fu)載(zai)調(tiao)光(guang)器(qi)電(dian)路(lu)的(de)平(ping)均(jun)功(gong)率(lv)。

womenyijingkanlesangelizicizhizuoweishejihegaijindianzidianludegongju。zhexieliziweiwomentigongleyigequanmiandegainian，jicizhitigongdehaochu
，takeyishixitongduizaoshenggengjialubang，bianyushujucunchu，bingjianhuadagonglvhejiaoliuxitongzhongdekongzhirenwu。wojiangzaixiayipianwenzhangzhongzongjiezheyixilieguanyucizhideneirong，zhepianwenzhangjiangshiyongLTspice來模擬探索比較器電路中的磁滯。

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