【经验】一文解析运算放大器与比较器的区别
运算放大器和比较器无论是外观还是原理图符号都差不多,如果把它上边的标识打磨掉的话很难区分开二者。加之很多电路中会出现将运放用作比较器的应用,以至于有很多初学者经常会将运算放大器和比较器两者混淆,本文润石科技为大家分享它们的区别。
图1 运放管脚示意图
运放和比较器的功能表述如下
运算放大器,是一种用于信号调理的模拟芯片。比如对信号作放大,滤波,求和等,比较器则是将一个模拟电压信号与一个基准电压作比较的电路。
运放是用于负反馈系统,而比较器一般是用于开环系统,也可引入正反馈设计成迟滞比较器。
a). 运放的反应速度与压摆率相关,在输入一个阶跃信号时,运放以一定的速度建立,而比较器则是马上发生翻转。
b). 一些高压的运放,以及Bipolar(三极管) 工艺的运放,两个输入引脚之间会存在双向钳位二极管(见图3)。比较器没有双向钳位的二极管,输入差模信号大了对比较器的影响也较小。所以把运放当比较器来用,要判断是否需要加限流电阻,以免烧掉运放。
c). 运放一般由带宽,压摆率衡量其翻转速度,而比较器则用T PHL,T PLH,T fall,T rise,来表示速度。一个简单的计算比较器速度方法是
图 2
d). 比较器的输出可以表征两个输入端的电位高低,现在市面上大部分比较器的输出都可以兼容TTL和CMOS电平,比较器的输出始终为正负电源轨之一。但是运算放大器的输出是模拟信号,目前低压CMOS型的运放一般都能做到轨到轨输出。
e).运放输出过载后,需要比较长的恢复时间;而比较器的过载恢复时间非常短。
f).有些运放的输入共模电压范围,不包含正电源轨,许多比较器的输入是支持到正电源轨的。
g).运放可以当比较器使用(在一些低速翻转场合可以),而比较器不能当运放使用。
图 3 运放内部输入保护电路
综上所述,运放与比较器的不同之处是所处的工作区域不一样,运算放大器一般都工作在线性区域(闭环),在线性区域运放的输入电压与输出电压呈一定比例关系,可做放大功能。
比较器工作在非线性区域(开环),即在这个区域比较器的输入与输出不再成比例输出,这时也就没有放大作用了。在这个阶段它的输出只有两个状态,那就是“高电平”和“低电平”状态,如果用数字表示的话就是“1”和“0”的概念。在一般的通用放大器中都会有线性和非线性这两个区域,而在比较器中只有非线性这一个区域,简单来概括,放大器在对速度要求不高的场景下可以用作比较器(需注意共模输入电压范围),但比较器不能够当作放大器来用。
二者内部电路结构不同,运算放大器的输出级一般是推挽电路架构。而部分比较器的输出级是漏极开路或者源极开路架构,需要上拉电阻或者下拉电阻与后级数字电路电压匹配。
开漏输出与推挽输出结构的对比:
表 1 开漏输出与推挽输出对比
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型号- LTC8822,LTC8701,LTC8821,LTC8826,LTA6358,LTC8705,LTC8825,LTC8704,LTC8824,LTC8703,LTC8823,LTC8702,LTR3030,LTC8382,LTR3033,LTP3465-XX,LTS111,LTA8094,LTS110,LTC8381,LTC358,LTA8092,LTC324H,LTA8091,LTS117,GP8101S,GP8202AS,LTS115,LTS116,LTC8811,LTC8814,LTC8813,LTC8812,LTP8036-XX,GP9301B,GP9101,LTA27C,LT180B2,GP9105,LT180B1,LTA27A,LT180B4,LT180B3,LTR3040,LTP7693,GP8202SL,LTP753,GP8211S,LTP3558A,LTR3012,GP8212S,LT180A4,LT180A1,LTP5070,LT180A3,LT180A2,LTA8074,LTA8072,LTC358H,LTA8071,LTP3454-XX,LTC331,LTP3565,LTP3567,LTA391,LTC358A,LTP3559A,GP8201S,LTR3025,LTC8594,LTC321H,LTC8593,LTR3020,LTC8592,LTC8591,LTC321A,LTC321B,LTA8084,LTA8081,LTC324,LTA8082,LTC321,LTS8630,LTP3558,LTP3559,LTC8745,LTC8744,LTC8743,LTC8742,LTC8748,LTC8746,LTP431A,LTP431B,LTA6034,GP8101,LT199G3A,LTA6031,LTC8741,LTA6032,LTC393,LTA2901,LTA2903,LTC5223,GP9305,LTA180B1,LTC5228,LTA8224,LTA8221,LTA6042,GP9303,LTA8222,LTA6041,LTA6044,LTP3570,LTC8728,LTA180A1,LTA180A2,LTA180A3,LTA180A4,LTC8844,LTC8723,LTC8722,LTC8842,LTC8721,LTC8841,LTC3157,LTC8727,LTC8726,LTC8725,LTA082H,LT199G1A,LTC8838,GP8111S,LTA180B2,LTA180B3,LTA180B4,LTC8832,LTC8831,LTC8836,LTC8835,LTP432A,LTC8834,LTP432B,LT199G2A,LTC8392,LTC8391,LTC8708,LTC8828,LTC8707,GP8112S,LTC8827,LTC8706,LTC6004,LTC8544,LTP33XX,LTR3312,LTC6001,GP8301,LTC6002,LTC8542,LTA8134,LTC8541,LTA8131,GP8303,LTA8132,GP8302,LTP3456-XX,LTR3325,LTR3320,LTA4584,LTA8024,LTA2904H,LTA8021,GP8413,LTA8264,LTA4580,LTA8022,LTA8261,LTD2260,LTA8262,LTD2261,LTC728,LTA6052,LTC727,LTC726,LTA6054,LTA6051,LTC6001U,GP9406,LTC8634,LTC8876,LTC8875,LTA77E,LTC8632,LTC8874,LTA77F,LTC8878,LT199G3,LT199G2,LTC8631,GP8312,LTC8872,GP9403,GP8311,GP7101,LT199G1,LTC8871,GP9401,GP8313,LTC725,LTC724,LTC723,LTC722,LTC721,LTD2284,GP8503,GP8502,LT181A4,LT181A3,LTC8582,LTC8581,LT181A2,GP8501,LT181A1,LTC8584,GP8500,LTA8294,LTA8292,LTA8291,LTA199G3,LTA199G2,LTA199G1,LTA6324,LTA6321,LTC8333,LTC8332,LTC8811A,LTC8331,LTA8184,LTA8064,LTA8061,LTA8182,LTA8062,LTA8181,LTP6202,GP8403,LTP829,GP8102SL,LTC2467,LTR3333,LTA6773,LTA6771,LTA6772,LTR3330,LTA8274,LTA8154,GP8401,LTA8272,LTA8151,LTA8152,LTA8271,LTD2114,LTD2115,LTD2113,LTC7227,GP8513,GP7305,LTD2118,LTR3340,LTC8554,LTC7222,GP8510,LTC8553,LTC8552,GP8512,LTC8551,LTP7792,LTA8284,LTA8281,LTA8282,LTP3631,GP8212AS,LTP3633,LTP3635,LTP3636,LTP3637
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