作者：德州仪器

当比较器中的负输入电压较大、超出输入共模电压范围时，会出现不正确的输出行为。如果无法避免负输入电压，请务必保护比较器的输入引脚并防止发生相位反转现象，这一点非常重要。

在本文中，我将探讨比较器中出现负输入电压的原因和影响、相位反转行为以及如何保护输入免受负电压的影响。

负输入的原因和影响

负电压可能由许多意想不到和不可避免的原因引起，包括直流/直流转换器中的开关噪声、在输入端产生双极电压的交流耦合输入以及来自双极输出电感源的振铃。在汽车和工业应用等系统中，接地偏移或接地漂移（其中有两个位于不同电位的不同参考点）也可能会产生较大的负输入；当存在分离的接地平面将模拟电路与大电流开关节点隔离时，就会发生这种情况。

制造商在制造比较器时没有专门的静电放电结构，而是采用结隔离式裸片工艺来免受较大负输入电压的影响，其中P-N结在连接到公共裸片基板的每个节点下起着二极管的作用。请务必保持与公共裸片基板的连接位于GND引脚的最低负电位处，这一点非常重要。如果输入引脚比GND引脚（以及基板）的负电压更低，那么过大的反向电流会导致寄生元件的出现，并开启内部寄生NPN晶体管，这些晶体管从其他内部节点和通道获取电流，这会导致相位反转。

相位反转

在相位反转条件下，输出的极性会错误地反转。图1显示了一个采用同相配置的比较器，其中IN处的基准电压与GND处的0V相连。当输入电压低于0V时，输出电压就会按预期变为低电平。然而，当输入电压达到约–570mV时，输出电压会反转并变为高电平。

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图2显示了当输入低于0V时的比较器输入电流和电源电流。随着输入电压负向增加，反向电流也显著增加。由于额外的P-N结现已打开并导通，因此电源电流也会增加。

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如何保护输入免受负电压的影响

为了保护比较器的输入并防止相位反转，您必须首先分析器件的最小输入电压和最大输入电流。图3显示了LM2903B的绝对最大额定值表，其中规定最小输入电压为–0.3V，最大输入电流为50mA。这些规格导致无法定义负输入电压超过0.3V的操作，因为这不符合输入电压规格，不能确保正常运行。比较器可承受的最大电流为50mA：任何大于该值的电流都可能损坏器件。虽然将电流限制在50mA以下不会损坏器件，但仍可能发生相位反转，这意味着您必须将电流限制为一个远低于50mA的值，才能使比较器正常运行。