(文章來源:潤石科技)
比較器和運算放大器電氣符號非常相像,都是有反相、同相兩個輸入端和一個輸出端的器件,輸出端的輸出電壓范圍一般在供電的軌到軌之間;同時比較器和運算放大器都具有低偏置電壓、高增益和高共模抑制比的特點。
運算放大器和比較器的區(qū)別①輸出:比較器一般為邏輯輸出,表征兩個輸入端的電位高低?,F(xiàn)在市面上大部分比較器的輸出都可以兼容TTL和CMOS,比較器的輸出始終為正負電源軌之一。但是運算放大器的輸出是模擬信號,目前CMOS型的運放輸出一般都能做到軌到軌輸出【1】,運放的輸出電壓信號可以是接近正負電源軌之間的任意值。在運算放大器輸出動態(tài)范圍不超過后端邏輯電路的供電軌條件下,運放是可以用作比較器的。
運放用作比較器時,輸出是推挽架構(gòu);而比較器可以做成推挽架構(gòu),也可以做成開漏輸出架構(gòu)。
②速度,比較器適用于開環(huán)系統(tǒng),高速條件下工作,通常比較穩(wěn)定。運算放大器過驅(qū)時可能會飽和,使得恢復速度相對較慢,而比較器的過載恢復時間很短。
③輸入考慮因素:很多運算放大器都內(nèi)置保護電路,以防止大電壓損壞芯片。當輸入較大差分電壓時,很多運算放大器的輸入級都會出現(xiàn)異常,因為運算放大器的差分輸入電壓范圍通常是有限制的。非軌對軌運放的共模輸入電壓范圍,不能到正電源軌;而比較器是支持到正電源軌的。
運放用作比較器的應用場景運放和比較器有很多相似的參數(shù),在要求低失調(diào)電壓、低失調(diào)電流、高共模抑制的應用場景中選擇運放替代比較器是比較方便的。運放一般有單運放,雙運放和四運放的封裝。將運放用作比較器,用一顆雙運放或者四運放就可以完成信號放大加比較的功能。無論是在便捷性、成本還是電路板的體積上,都會更有優(yōu)勢。
運放用做比較器的缺點從辯證的角度來看,有優(yōu)點就一定會有缺點。在前文的區(qū)別中,我們已經(jīng)提及到了運放和比較器的速度上的差異。因此在運放用作比較器時,需要重點關(guān)注速度、差分輸入電壓范圍和放大器輸出是否過載這幾點。
運放作比較器的注意事項:①電源:如果邏輯和運算放大器共用同一電源,軌到軌運算放大器可以驅(qū)動CMOS和TTL邏輯,但運算放大器與邏輯電路如果不共用電源,則需要另外做接口電路。
②輸入阻抗和偏置電流:運放用作比較器時,首先要滿足高輸入阻抗條件。CMOS運放這種電壓反饋運算放大器的輸入阻抗都在兆歐級別,滿足應用。而對于電流反饋(跨導)運算放大器來說,反相輸入端阻抗極低,不能用作比較器。
③差分輸入特性,運算放大器的設(shè)計初衷是與負反饋配合,盡可能地降低差分輸入。在具體的應用中應結(jié)合實際需要的差分輸入電壓、與運放實際能提供的最大差分輸入電壓來考慮。
④共模輸入特性,對于老式的FET型輸入運算放大器,當輸入超過器件允許的共模電壓范圍時,會產(chǎn)生相位翻轉(zhuǎn)。目前各個廠家生產(chǎn)的運放都通過各種手段盡量不讓運放出現(xiàn)相位翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。如果實際的共模電壓范圍超過運放允許的輸入共模電壓范圍,需要實際驗證確認是否正常工作。
⑤穩(wěn)定性,用作比較器的運放由于外部沒有負反饋,開環(huán)增益非常高,因此,諸如PCB的寄生電容,同相輸入端的對地阻抗都可能會引起放大器的輸出震蕩,在設(shè)計上要重點考慮。
(責任編輯:fqj)
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