Иногда бывает нужно оценить различие двух напряжений с помощью решения, основанного на использовании некоторого гистерезиса. При изменении уровней сравниваемых сигналов в широких пределах (например, на несколько порядков) ширина петли гистерезиса должна изменяться аналогичным образом, чтобы обеспечить постоянное соотношение между шириной гистерезиса и уровнем сигнала. С такой ситуацией можно столкнуться, например, когда необходимо решить, в каком из двух каналов передачи сигнал «более высокого качества» (один с более высоким уровнем). Чтобы избежать постоянных изменений в результатах сравнения, когда уровни сигналов близки друг к другу, нужен гистерезис. В этом случае лучше всего выбирать большее напряжение, основываясь на соотношении сигналов, а не сравнивать их напрямую. На Рисунке 1 показана схема с гистерезисом, зависящим от сигнала.

Рисунок 1.	Ширина петли гистерезиса, пропорциональная величине сигнала, позволяет сравнивать сигналы в широком диапазоне уровней.

Усилители IC_1A и IC_1B и связанные с ними резисторы и диоды R₁, R₂, D₁ и D₂ работают как логарифмические преобразователи, вырабатывающие выходные напряжения

где

при комнатной температуре, а I_S – ток насыщения p-n перехода. При выводе формулы предполагалось, что R₁ = R₂ = R. Затем напряжения V_O1 и V_O2 объединяются в суммирующем усилителе IC_1C. Если предположить, что R₃ = R₅, R₄ = R₆ и диоды подобраны по прямым напряжениям, выходное напряжение усилителя IC_1C будет равно

Таким образом, выходное напряжение усилителя пропорционально отношению входных напряжений. Последний усилитель в схеме (IC_1D) представляет собой стандартный инвертирующий компаратор с гистерезисом, симметричным относительно нуля, и пороговыми уровнями:

и

Размах напряжения на выходе схемы (V+_O4, V–_O4) является функцией ограничителя, состоящего из резистора R₉ и диодов D₃–D₈. Уровень выходного напряжения V_O4 изменяется, когда V_O3 > V+_H (становится низким) или V_O3 < V–_H (становится высоким). В соответствии с этими условиями

или

Конструкция позволяет различать два сигнала, процентное соотношение уровней которых устанавливается внешними компонентами R₃, R₄, R₇ и R₈. Когда V+_O4 = |V–_O4|, входы V_I1 и V_I2 симметричны. При использовании номиналов компонентов, указанных на схеме, выходное состояние компаратора изменяется, когда один входной сигнал примерно на 30% больше другого. Если схема должна работать в широком диапазоне температур, следует учитывать температурную зависимость пороговых уровней. В схеме применен счетверенный операционный усилитель LM324. Если использовать rail-to-rail усилитель (например, LMC6484), выходной ограничитель будет не нужен.

1. Datasheet Texas Instruments LM324
2. Datasheet Texas Instruments LMC6484