作者：德州儀器

當比較器中的負輸入電壓較大、超出輸入共模電壓范圍時，會出現不正確的輸出行為。如果無法避免負輸入電壓，請務必保護比較器的輸入引腳并防止發生相位反轉現象，這一點非常重要。

在本文中，我將探討比較器中出現負輸入電壓的原因和影響、相位反轉行為以及如何保護輸入免受負電壓的影響。

負輸入的原因和影響

負電壓可能由許多意想不到和不可避免的原因引起，包括直流/直流轉換器中的開關噪聲、在輸入端產生雙極電壓的交流耦合輸入以及來自雙極輸出電感源的振鈴。在汽車和工業應用等系統中，接地偏移或接地漂移（其中有兩個位于不同電位的不同參考點）也可能會產生較大的負輸入；當存在分離的接地平面將模擬電路與大電流開關節點隔離時，就會發生這種情況。

制造商在制造比較器時沒有專門的靜電放電結構，而是采用結隔離式裸片工藝來免受較大負輸入電壓的影響，其中P-N結在連接到公共裸片基板的每個節點下起著二極管的作用。請務必保持與公共裸片基板的連接位于GND引腳的最低負電位處，這一點非常重要。如果輸入引腳比GND引腳（以及基板）的負電壓更低，那么過大的反向電流會導致寄生元件的出現，并開啟內部寄生NPN晶體管，這些晶體管從其他內部節點和通道獲取電流，這會導致相位反轉。

相位反轉

在相位反轉條件下，輸出的極性會錯誤地反轉。圖1顯示了一個采用同相配置的比較器，其中IN處的基準電壓與GND處的0V相連。當輸入電壓低于0V時，輸出電壓就會按預期變為低電平。然而，當輸入電壓達到約–570mV時，輸出電壓會反轉并變為高電平。

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圖2顯示了當輸入低于0V時的比較器輸入電流和電源電流。隨著輸入電壓負向增加，反向電流也顯著增加。由于額外的P-N結現已打開并導通，因此電源電流也會增加。

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如何保護輸入免受負電壓的影響

為了保護比較器的輸入并防止相位反轉，您必須首先分析器件的最小輸入電壓和最大輸入電流。圖3顯示了LM2903B的絕對最大額定值表，其中規定最小輸入電壓為–0.3V，最大輸入電流為50mA。這些規格導致無法定義負輸入電壓超過0.3V的操作，因為這不符合輸入電壓規格，不能確保正常運行。比較器可承受的最大電流為50mA：任何大于該值的電流都可能損壞器件。雖然將電流限制在50mA以下不會損壞器件，但仍可能發生相位反轉，這意味著您必須將電流限制為一個遠低于50mA的值，才能使比較器正常運行。