三分鐘帶你搞懂運(yùn)算放大器與比較器的區(qū)別

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯三分鐘帶你搞懂運(yùn)算放大器與比較器的區(qū)別 無論外觀或圖紙符號(hào)都差不多，那么它們畢竟有什么區(qū)分，在實(shí)際應(yīng)用中如何區(qū)分？今日我來圖文全面分析一下，夯實(shí)大家的基礎(chǔ)，讓工程師更上一層樓。 先看一下它們的內(nèi)部區(qū)分圖: 從內(nèi)部圖可以看出運(yùn)算放大器和比較器的差別在于輸出電路。運(yùn)算放大器采納雙晶體管推挽輸出，而比較器只用一只晶體管，集電極連到輸出端，放射極接地。 比較器需要外接一個(gè)從正電源端到輸出端的上拉電阻，該上拉電阻相當(dāng)于晶體管的集電極電阻。 運(yùn)算放大器可用于線性放大電路（負(fù)反饋），也可用于非線性信號(hào)電壓比較（開環(huán)或正反饋）。 電壓比較器只能用于信號(hào)電壓比較，不能用于線性

2、放大電路（比較器沒有頻率補(bǔ)償） 。 兩者都可以用于做信號(hào)電壓比較，但比較器被設(shè)計(jì)為高速開關(guān)，它有比運(yùn)算放大器更快的轉(zhuǎn)換速率和更短的延時(shí)。 運(yùn)算放大器 做為線性放大電路，我這里就不多說了（以后有需要單獨(dú)爭論放大器），這個(gè)在主板電路圖很常見，一般用于穩(wěn)壓電路，使用負(fù)反饋電路它與晶體管協(xié)作相當(dāng)于一個(gè)三端穩(wěn)壓器，但使用起來更敏捷。如下圖： 在很多狀況下，需要知道兩個(gè)信號(hào)中哪個(gè)比較大，或一個(gè)信號(hào)何時(shí)超出預(yù)設(shè)的電壓（用作電壓比較）。用運(yùn)算放大器便可很簡單搭建一個(gè)簡潔電路實(shí)現(xiàn)該功能。當(dāng) V+電壓大于 V- 電壓時(shí)，輸出高電平。當(dāng) V+電壓小于 V- 電壓時(shí) ，輸出低電平。如下圖： 分析一下電路，2.5v 經(jīng)

3、電阻分壓得到 1V 輸入到 V- 端，當(dāng)總線電壓正常產(chǎn)生 1.2v 時(shí)，輸入到 V+，此時(shí) V+電壓比 V- 電壓高，輸出一個(gè)高電平到 CPU 電源管理芯片的 EN 開啟腳。假如總線電壓沒輸出或不正常少于 1v，此時(shí) V+電壓比 V- 電壓低，輸出低電平。 電壓比較器 當(dāng)比較器的同相端電壓（V+）低于反相端電壓（V-）時(shí)，輸出晶體管導(dǎo)通，輸出接地低電平；當(dāng)同相端電壓高于反相端時(shí)，輸出晶體管截止，通過上拉電阻的電源輸出高電平。 分析一下該電路，上面的比較器 U8A 當(dāng)有 VCC 輸出時(shí)經(jīng)過分壓電阻分壓后，輸入到同相端（V+)，其電壓大于 5VSB 經(jīng)分壓后輸入到反相端（V-)的電壓，內(nèi)部晶體管截

4、止，輸出經(jīng)上拉電阻的電源 12v（同時(shí)下面的比較器 U8B 同相端電壓也大于反相端，內(nèi)部晶體管也是截止），N 溝道場(chǎng)管 Q37 導(dǎo)通，輸出 VCC5V。同時(shí) P 溝道場(chǎng)管 Q293 截止。反之，當(dāng)反相端電壓大于同相端電壓時(shí)，內(nèi)部晶體管導(dǎo)通，上拉電源 12V 被拉低為低電平，N 溝道場(chǎng)管 Q37 截止，同時(shí) P 溝道場(chǎng)管 Q293 導(dǎo)通，輸出 5VSB。這個(gè)就是 5VDUAL 產(chǎn)生電路。 在實(shí)際應(yīng)用中比較器都需要上拉電源，而運(yùn)算放大器一般不需要。 運(yùn)放和電壓比較器的本質(zhì)區(qū)分 （1）放大器與比較器的主要區(qū)分是閉環(huán)特性! 放大器大都工作在閉環(huán)狀態(tài),所以要求閉環(huán)后不能自激 . 而比較器大都工作在開環(huán)狀

5、態(tài)更追求速度 . 對(duì)于頻率比較低的狀況放大器完全可以代替比較器(要辦法輸出電平),反過來比較器大部分狀況不能當(dāng)作放大器使用 . 由于比較器為了提高速度進(jìn)行優(yōu)化,這種優(yōu)化卻減小了閉環(huán)穩(wěn)定的范圍 . 而運(yùn)放專為閉環(huán)穩(wěn)定范圍進(jìn)行優(yōu)化,故降低了速度 . 所以相同價(jià)位檔次的比較器和放大器最好是各司其責(zé) . 猶如放大器可以用作比較器一樣,也不能排解比較器也可以用作放大器 . 但是你為了讓它閉環(huán)穩(wěn)定所付出的代價(jià)可能超過加一個(gè)放大器! 換言之,看一個(gè)運(yùn)放是當(dāng)作比較器還是放大器就是看電路的負(fù)反饋深度 . 所以,淺閉環(huán)的比較器有可能工作在放大器狀態(tài)并不自激 . 但是肯定要作大量的試驗(yàn),以保證在產(chǎn)品的全部工作狀態(tài)下

6、都穩(wěn)定!這時(shí)候你就要成本 / 風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)真核算一下了。 （2）算放大器和比較器如出一轍，簡潔的講，比較器就是運(yùn)放的開環(huán)應(yīng)用，但比較器的設(shè)計(jì)是針對(duì)電壓門限比較而用的，要求的比較門限精確，比較后的輸出邊沿上升或下降時(shí)間要短，輸出符合 TTL/CMOS 電平 / 或 OC 等，不要求中間環(huán)節(jié)的精確度，同時(shí)驅(qū)動(dòng)力量也不一樣。一般狀況：用運(yùn)放做比較器，多數(shù)達(dá)不到滿幅輸出，或比較后的邊沿時(shí)間過長，因此設(shè)計(jì)中少用運(yùn)放做比較器為佳。 運(yùn)放和比較器的區(qū)分 比較器和運(yùn)放雖然在電路圖上符號(hào)相同，但這兩種器件確有特別大的區(qū)分，一般不行以互換，區(qū)分如下: 1、比較器的翻轉(zhuǎn)速度快，大約在 ns 數(shù)量級(jí)，而運(yùn)放翻轉(zhuǎn)速度一般為

7、us 數(shù)量級(jí)(特別的高速運(yùn)放除外)。 2、運(yùn)放可以接入負(fù)反饋電路，而比較器則不能使用負(fù)反饋，雖然比較器也有同相和反相兩個(gè)輸入端，但由于其內(nèi)部沒有相位補(bǔ)償電路，所以，假如接入負(fù)反饋，電路不能穩(wěn)定工作。內(nèi)部無相位補(bǔ)償電路，這也是比較器比運(yùn)放速度快許多的主要緣由。 3、運(yùn)放輸出級(jí)一般采納推挽電路，雙極性輸出。而多數(shù)比較器輸出級(jí)為集電極開路結(jié)構(gòu)，所以需要上拉電阻，單極性輸出，簡單和數(shù)字電路連接。 （3）比較器(LM339 和 LM393)輸出是集電極開路(OC)結(jié)構(gòu), 需要上拉電阻才能有對(duì)外輸出電流的力量 . 而運(yùn)放輸出級(jí)是推挽的結(jié)構(gòu), 有對(duì)稱的拉電流和灌電流力量 . 另外比較器為了加快響應(yīng)速度, 中間級(jí)