【技术】解析什么是运算放大器、比较器
本文ROHM将解析什么是运算放大器、比较器，供工程师参考及使用。
什么是运算放大器？
运算放大器(Operational Amplifier)是一种差分放大器，具有高输入电阻、低输出电阻、高开放增益（开环增益），并具有可放大+输入引脚与-输入引脚间的电压差的功能。每个电路由正侧电源引脚、负侧电源引脚、+输入引脚、-输入引脚、输出引脚等5个引脚构成。
*通常电源、输入、输出分类以外的引脚名称未进行统一
运算放大器、比较器的图解符号
运算放大器的电源引脚名称示例
运算放大器要求的功能有高输入电阻（阻抗）和低输出电阻。 在下图【电压控制电压源放大器模型】中，输入电压和输出电压的关系如以下公式所示。
电压控制电压源放大器模型
信号电压Vs是通过电阻分压由信号源电阻Rs和运算放大器的输入电阻Ri分压而得，因此衰减的信号被输入运算放大器。
但是，当Ri远远大于Rs(Ri=∞)时，公式的第1项可视作近似于1、Vs=Vi。
关于以下第2项，放大了的输入电压AvVi被运算放大器的输出电阻Ro和负载电阻RL分压输出。
此时，当Ro远远小于RL(Ro=0)时，第2项可近似于1，信号可在不衰减的状态下输出。
这样的运算放大器被称为理想运算放大器。
一般希望运算放大器具有高输入电阻、低输出电阻，尽量设计为接近理想运算放大器的电路结构。
运算放大器按其放大率放大引脚间的电压差，因此输出电压表示如下。
当运算放大器的开放增益Av足够大时，可视为左边近似于0、Vs=VOUT。
增益较低时，公式左边不可近似于0，这样，输出电压会发生误差。
之所以希望运算放大器有高开放增益，是因为通过该增益可尽量缩小输出电压误差。
高开放增益从其他角度来看，意味着应尽量减小+输入引脚和-输入引脚间的电位差。即，开放增益越大，VIN+=VIN-的关系成立的可能性就越大。该+输入引脚和-输入引脚的电位基本相等的关系被称为虚短、虚断或虚拟接地。
构成负反馈电路使用时，该关系成立，可利用虚拟接地的特性设计应用电路。
什么是比较器
比较器(Voltage Comparator)的引脚结构与运算放大器相同，即由+输入引脚、-输入引脚、正侧电源引脚、负侧电源引脚、输出引脚等5个引脚构成。 该电路使用任一输入引脚为基准引脚来固定电压，放大该基准电压与输入另一个引脚的电压间的差，输出High或Low。
+输入引脚的电位 > -输入引脚的电位成立时，输出High级
-输入引脚的电位 > +输入引脚的电位成立时，输出Low级
运算放大器与比较器的很大差异是有无相位补偿电容。
由于运算放大器构成负反馈电路使用，因此需要在IC内部设置防振相位补偿电容。
而比较器未构成负反馈电路，因此未内置相位补偿电容。
由于相位补偿电容限制了输入-输出间的响应时间，因此无相位补偿电容的比较器具有比运算放大器更好的响应性。
另一方面，根据该相位补偿电容的有无，将运算放大器作为比较器使用时，因受相位补偿电容限制，其响应性远远低于比较器。
运算放大器作为比较器使用时需要注意。
- |
- +1 赞 0
- 收藏
- 评论 0
本文由电子人生转载自ROHM，原文标题为:什么是运算放大器、比较器？，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。
相关推荐
【技术】运算放大器、比较器的电路结构
运算放大器的内部电路结构一般由输入段、增益段、输出段等3段电路构成。输入段由差分放大段构成，用于放大两个引脚间的电压差。另外，同相信号成分（引脚间无电位差，输入相等电压的状态）不放大，起抵消作用。
【产品】最大32V电源电压的BA15218F低噪声运算放大器，噪声电压仅1.0μVrms，适用于音频领域
BA15218F是ROHM（罗姆）推出的低噪声运算放大器，具有高压增益、低输入参考噪声电压（1.0μVrms）、总谐波失真低（0.0015％）、工作电压范围宽（±2.0V至±16.0V）等优点，最大电源电压为32V，每个通道的输出电流为50mA，典型工作电源电流为5mA，封装形式为SOP8，可应用在所有音频应用,消费类设备,有源滤波器等领域。
ROHM开发出世界超小CMOS运算放大器TLR377GYZ，适用于智能手机和小型物联网设备等应用
全球知名半导体制造商ROHM（总部位于日本京都市）开发出一款超小型封装的CMOS运算放大器“TLR377GYZ”，该产品非常适合在智能手机和小型物联网设备等应用中放大温度、压力、流量等的传感器检测信号。
ROHM（罗姆）运算放大器/比较器选型指南（中文）
描述- ROHM的运算放大器/比较器有双极(bipolar)型、CMOS型。已经为用户准备好许多适用于接地检测(单电源、双电源)、高耐压、低噪声、低饱和、低消耗电流、输入输出最大振荡等多种用途的产品。
型号- BU7421S,LM4565,BU7445S,BU7245,BU7244,BU7242,BU7295S,BU7241,LMR1803Y,BU7271S,BU7481,BA82904Y,BA83474Y,BD7282,BD7280Y,BU7475,BU7233,BU7232,BU7231,BU7230,BA4558Y,BU5265S,BD7284,BA82903Y,BD12734,BD12732,BD12730,BD7281Y,BD87524,BU7205S,BU7411S,BD87522,BU7465,BU7464,BU7462,BU7461,BU7261S,BD7541S,LM8391,BA82902Y,BA4580Y,BA8391,BA83472Y,BD87554Y,LMR1802Y,BU7262S,BU7250S,BD7542S,LMR982,LMR981,LMR1801Y,BA82901Y,LMR1801,BU7441S,LMR1803,BU7465S,LMR1802,BU7291S,LMR1701Y,TLR377,LM8391EY,BU7442S,LM358,BU7275,BU7271,BA3404,LM324,BU7266,BU7265,BU7264,BU7262,BA2901S,BU7261,BA3472W,BA3472Y,BA2901Y,BA3472R,BD7561S,LMR376Y,BA4560Y,BU7444S,BA4584Y,BU7255,LM339,BU5255S,BU7495,BU7253,BU7252,BA4584R,BU7251,BU7250,BU7294S,BD7562S,TLR4376Y,BU7485S,BU7255S,BA2904,BA2903,BU7231S,BA2902,BU7486/,BA2903S,BA2901,BA2107,BU7461S,BA3474Y,BA2903Y,BA3474W,BA3474R,LM2902EY,TLR4377Y,BU7244S,BU7462S,BU7486S,BU7232S,BU7487/,BU7232Y,BA2902S,BD7562,BD7561,BD87584Y,BU7244Y,BA2902Y,LMR321,LMR324,LM393,BU7233S,LMR1701,BU7245S,BU7487S,BU7475S,LMR341,BU7233Y,BA4510,BD1321,LM2901EY,BU7291,BA4564W,BU7464S,LMR1001Y,BA2904S,BD7542,BD7541,BU7295,BA2904Y,BU7294,BD87582Y,BA4564R,LMR344,LMR342,TLR344,TLR341,TLR342,BU7275S,BD87581Y,LM2904,BU7442,BU5265,BU7441,BU7481S,BU7251S,LM2901,LM2902,LM2903,BD77502,BD77501,BD77504,BU7205,BU7445,LMR358,TLR377Y,BU7264S,BU7264Y,BU7252S,BA4584,BU5255,BD5291,BU7495S,BU7253S,BU7265S,BU7421,BU7241Y,BU7241S,LMR932,LMR931,LM2903EY,LMR934,TLR2376Y,BU7266S,BU7242S,LM4559,BU7485/,LM2904EY,BU7242Y,BU7230S,BA3472,LMR822,LMR821,TLR376Y,BA3474,BU7411,LMR824,TLR2377Y
运算放大器里电容负载引起的振荡原因和对策。
运算放大器中存在内部相位补偿的极点引起的相位延迟，当输出端子带有电容时，由于输出电容和输出阻抗形成的外部极点，相位进一步延迟，相位裕度减少，满足振荡条件时就会发生振荡。尤其是电压跟随器的反馈量最大，很可能会发生振荡。作为振荡对策，可在输出和电容之间插入数10Ω～数kΩ左右的电容分离电阻。详情请参考技术资料。
罗姆超小型WLCSP低输入失调电压高精度运算放大器TLR377GYZ
ROHM面向智能手机和小型物联网设备等应用开发出一款超小型封装的CMOS运算放大器“TLR377GYZ”，该产品非常适合在中放大温度、压力、流量等的传感器检测信号。本文将为各位工程师呈现该产品的参考资料，助力您快速了解产品各项信息。
运算放大器转换速率偏差和温度依赖性。
转换速率一般与电路电流呈正比，与内部的相位补偿电容呈反比。考虑到2个要素，常温下的偏差大约是typ值的两倍。在温度依赖性方面，由于可以忽略相位补偿电容的温度特性，因此请参考电路电流的温度特性进行探讨。
运算放大器作为比较器使用时，输入电压在同相输入电压范围外时也能正常工作吗？
和作为运算放大器使用时一样，作为比较器使用时，如果+输入端子和-输入端子的电压不在同相输入电压范围内，不能保证正常工作。另外，由于内置相位补偿电容，作为比较器使用时，延迟时间会大于专用比较器。
关于比较器，请告知双极型和CMOS比较器其各自的输入偏置电流方向（极性）。
当输入为双极型晶体管时，输入段晶体管的基极电流为偏置电流。NPN为流入，PNP为流出。输入为MOSFET时，由于电流不会流入栅极，因此在输入端子和VDD间、输入端子和VSS间分别连接的静电保护元件漏电流流出和流入之差就是输入偏置电流。由于漏失的偏差，虽然有时会存在流入和流出的情况，但在室温中，绝对值为pA级。
CMOS运算放大器和双极型运算放大器的不同是什么？
CMOS运算放大器具有极小输入偏置电流（pA级）和低耗电量的特点。CMOS工艺的耐压低，适于低电源电压的应用。虽然双极型运算放大器的输入偏置电流、消耗电流比CMOS运算放大器多，但其具有易于提高耐压、低噪声、低偏置、宽频带的特点。
【IC】ROHM推出高精度线性运算放大器LMR1901YG-M，160nA超低工作电流，低输入失调电压
近日，ROHM开发出静态电流超低的线性运算放大器“LMR1901YG-M”。该产品非常适用于传感器信号放大用途，比如在电池等内部电源供电的设备中检测和测量温度、流量、气体浓度等应用。本文将为各位工程师呈现该产品的参考资料，助力您快速了解产品各项信息。
关于比较器，是否有内置滞后功能（抗噪对策）的产品？
没有内置滞后功能的产品。需要通过外部电阻等设计电路。
【产品】总谐波失真仅0.003％的BA14741F、BA14741FJ低噪声运算放大器，工作电压±2.0V至±18.0V
全球最知名的半导体厂商罗姆(ROHM)株式会社推出了两款具有低噪声和低失真特性的低噪声运算放大器——BA14741F和BA14741FJ。它们的输入参考噪声电压典型值为2.0μVrms，总谐波失真典型值为0.003％。在单芯片上集成了四个独立的运算放大器，特别适用于音频应用。它们具有高电压增益、高转换率、低供电电流和宽工作电源电压范围的优点。
关于运算放大器将RC低通滤波器连接到输出时，是否存在因增加电容器而出现注意事项？
在RC低通滤波器中，由于电容器充电、放电时的最大电流取决于电阻值，因此需要注意电阻值。将电容器的初始电荷设为0时，电阻就是运算放大器的负载，如输出电流超过运算放大器的电流能力，就会发生失真。此外，如果电阻小，相位就会因为输出的电容器电容而发生旋转，从而造成运算放大器振荡的情况，因此需要确认相位裕度。有关运算放大器的选型，请选择相对于要实现的滤波器特性应具有足够裕量的GBW产品。
电子商城
现货市场
服务
可来图定制均温板VC尺寸50*50mm~600*600 mm，厚度1mm~10mm，最薄0.3mm。当量导热系数可达10000W/M·K，散热量可达10KW, 功率密度可达50W/cm²。项目单次采购额需满足1万元以上，或年需求5万元以上。
提交需求>
可定制电机的连续转矩范围1Nm至2000Nm，峰值转矩3Nm至5500Nm，电机延长线长度、变换编码器类型。
最小起订量： 1 提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
我要提问
登录 | 立即注册
提交评论