原创 【博客大赛】选频/选宽电路的设计和计算――比较器应用3

    选频/选宽电路的设计和计算――比较器应用3

比较器的输入偏压都是0，额定输出电压5v/0。
1） 转换锯齿波的比较器a，根据《比较器将矩形波转换成三角波的传输特性1》的比较器参数选择条件，1MHz频段的矩形波宽度B=500ns，所以TRR/TRF/TF=1e-8s，TR=6e-7s，增益=1e+6.
2）比较器b，c、d要求延时尽量小， TRR/TRF/TR/TF=1e-9s，其中比较器d需要扩展脉宽或积分的功能，TF=1e-7s，增益=1e+6。比较器c的放大倍数要大于b两倍以上，b= 1000，

c=5000。
3），Ra+Ra’/Rb/Rc计算
根据《比较器将矩形波转换成三角波的传输特性2》的V:U=B:t计算比较器a输出电压Va：
Va=(B:t)U=[1/(2*999983)]:600ns*5v=4.1666665v。
如果电阻Ra+Ra’+Rb+Rc=5000K，则5v的Vcc产生的压降=0.001v/1K，设定Rc=4167K，Ra+Ra’=833K，比较器b的-端参考电压=4.167v就大于+端的Va，就刚好0输出。
根据F:F’=V’:V，输入频率改变1Hz，比较器输出Va相应改变4.2uv。5v的Vcc在5000K电阻的压降=1uv/1欧姆，设定Rb>0.004K，在Fb组信号时，比较器c的参考电压比b大4uv(频率差1Hz)，就0输出，而b输出高电平。

如果识别的信号频率改变1Hz，只需将Ra电阻值相应改变0.004K就可以。

按照上述计算参数的器件设计以下电路仿真。
频率Fa>Fb>Fc的三组矩形波序列(分别为图红绿蓝线，Fa=999985Hz，Fb=999984Hz，Fc=999983Hz)循环反复作为信号源从IN输入，由比较器a转换成锯齿波，送到电压甄别电路。细调Ra=1.69K设定比较电路的基准电压，在Fb组时，Ob端输出正电平3mv(黑线)，而c比较器0输出，对比较器d加正压，OUT端输出高电平(紫色线)表示接收到设定频率Fb信号。
在Fa组时，比较器b和c都0输出，d也0输出；在Fc组时，虽然b和c都输出高电平，但是c放大倍数大，输出电平高于b，比较器d加反压，OUT端输出0。
电路对频率的识别有唯一性，实现选频/选宽功能。此电路同样适用于正弦波。
为什么按照仿真数据反推算的Rc=4165.3K？那是b比较器-端的等效电阻与Rc4167K的并联值。

 电路对1MHz的矩形波频率识别精度1Hz (仿真软件限制在6位数，所以不能用更高频率测试)。如果要更高精度，再放大再识别。
Od输出信息仅仅是表示识别到指定频率信号。如果需要原波型，就必须用Od信号(下图红线)控制一个开关接通IN端输入信号(黑线)从OUT输出。