差分运算放大器和比较器之间的区别


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差分运算放大器和比较器之间有什么区别?我知道比较器只能给我两个值(电源值)。

差分运算放大器会放大输入之间的差异……但是,比较器不应该这样做吗?具体区别是什么?


德州仪器(TI)对此有一个应用笔记,但现在找不到了。标题类似于“运算放大器和比较器:不要混淆它们”。
Renan

它是SLOA067,但他们已将其从其站点中删除。互联网虽然有较长的存储空间。bytebucket.org/intelligentagent/replicape/raw/…–
Fizz,

另请参阅下面的Null答案下面的我的评论。
Fizz

Answers:


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作为第一近似,没有区别。类似的问题可能是“直流电动机和发电机之间有什么区别?” 两种功能都可以发挥作用,但是根据预期的应用,每种功能都经过优化以最大化某些质量,而其他性能却有所损失。

让我们比较一下通用运算放大器TL072和通用比较器LM339的内部原理图:

TL072

TL072原理图

LM339

LM339原理图

共通的地方:

  1. 差分对输入
  2. 很高的增益

差异:

  1. TL072使用JFET作为输入。这是因为JFET提供了非常高的输入阻抗,这对于运算放大器是理想的。大多数运放分析均假设偏置电流(流经输入的电流)为零,但这仅在输入阻抗无限大的情况下才成立。对于比较器,您确实希望高输入阻抗以避免过多地加载信号源,但是输入阻抗非常高并不重要。

  2. LM339具有集电极开路输出。对于比较器而言,这是很好的,因为它允许它通过上拉电阻器与任意数量的输出电压接口,或者简单地实现有线或总线。您不希望运放使用此功能,因为通常情况下,您希望运放具有像灌电流一样出色的拉电流,以使您的输出波形对称。注意TL072的NPN-PNP推挽对输出。

  3. 凭借其集电极开路输出,LM339可以将输出拉低至0.2V或高达。TL072指定当负载小于时,时,输出电压摆幅。Vcc±10VVcc=15V2kΩ

有经验的IC设计人员可能会指出,仅从原理图来看,会有更多差异。我不是其中之一,但是我可以在数据表中看到差异。例如,我看不到LM339完全指定了共模或电源抑制比,谐波失真或噪声系数。可以为比较器测量这些参数,您会在每个运算放大器的数据表中找到它们,但是对于比较器应用而言,这些参数并不是特别相关,因此未指定它们,并且如果指定了这些参数,则可能非常有用。较差的。

因此,在每种情况下,如果您的要求不是很高,都可以将运算放大器用作比较器,或者将比较器用作运算放大器。鉴于零件的指定方式不同,可能无法从规格中得知其性能。


我有点具有很难想象LM339作为差分Op.amp ..集电极开路输出只允许我2个值高或低..
user25282

@ user25282开放收集器输出与此无关。基本的A类公共发射极放大器就像集电极开路输出一样,但是晶体管工作在有源区域。这不是理想的工作模式,这就是为什么增益如此之高的原因:减少输入导致这种情况的可能性。因此,您将需要负面反馈才能使其正常运行。运算放大器也是如此。
Phil Frost

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@ user25282-Am LM339和LM324是非常相似的设备,它们的AFAIK最初来自同一设计师(大约很久以前),但第一个是比较器,第二个是运算放大器。查看早期的Lm339注释,您会发现ccts可用作低带宽运算放大器。比较器经过优化,可实现干净的开关,并且在线性条件下对线性度和稳定性的关注较少。
罗素·麦克马洪

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@ user25282实际上,请查看我链接的LM339数据表;图33具有带三角波输出的VCO。证明您可以从LM339获得高或低输出以外的输出。
Phil Frost

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@sandos如果它是具有集电极开路输出的比较器,则相反:它擅长将栅极下拉至地,但将其拉至Vcc则需要经过上拉电阻的阻抗。运算放大器可能会更好,但并非所有的运算放大器都能很好地驱动电容负载。但是,真正驱动MOSFET栅极的最佳解决方案是MOSFET栅极驱动器IC。
Phil Frost

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如果您在饱和 ..中操作差动放大器,则它们是相同的,然后它将执行比较器的功能。

但基本上,差分放大器是一种将其带入ANALOG DOMAIN的放大器

比较器提供输入电压参考电压的比较,并提供电源VddVss,这种二进制行为将其带入DIGITAL DOMAIN


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概念上相同,但并不总是可互换的,因为比较器的优化方式有所不同。
Scott Seidman 2013年

所以...比较器输出如何仅给出Vcc +和Vcc-
user25282 2013年

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优化了一个比较器,以从输出级的饱和状态快速恢复,这对速度很有好处。大多数比较器具有集电极开路或漏极开路输出级,这简化了构建窗口比较器或轻松进行“或”运算的过程。
jippie 2013年

@ user25282 + Vcc和-Vcc如果我们要使用放大器(工作)进行比较,则会引起疑问。当您使增益非常高时(通常通过在开环中使用运算放大器),即使电压差最小,放大器也将迅速进入饱和状态。
vvy

@vvy我明白你的意思了。.由于Aol很高,小变化会使它达到饱和..但是差动运算呢。amp cirquitry ..它是由电阻控制的吗,它一定是..
user25282 2013年

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TI应用报告运算放大器和比较器-不要混淆它们!图1提供了运算放大器与比较器的有益比较。总结报告中突出显示的要点:

  1. 比较器的输出有时是数字操作的集电极/漏极开路。多个比较器的输出可以绑在一起,以形成一个与非门:在此处输入图片说明

    但是,运算放大器的输出始终是模拟的,旨在用于线性操作。

  2. 比较器通常以开环工作,而运算放大器通常以闭环工作。比较器与闭环配合使用以增加磁滞,尽管:在此处输入图片说明

    VH=RPRP+RH
  3. 为开环配置时,运算放大器可用作比较器,但不建议这样做:

    专为闭环操作而设计的运算放大器针对闭环应用进行了优化。开环使用运算放大器时的结果是不可预测的。包括德州仪器(TI)在内的任何半导体制造商都无法或不能保证开环应用中使用的运算放大器的运行。运放中使用的模拟输出晶体管是为输出模拟波形而设计的,因此具有较大的线性区域。在饱和之前,晶体管将在线性区域中花费大量时间,从而使上升和下降时间变长。

    ...

    对于需要快速响应时间的比较器的设计人员来说,运算放大器输出级的设计是个坏消息。用于运算放大器输出级的晶体管不是开关晶体管。它们是线性设备,旨在输出精确的模拟波形表示。当它们饱和时,它们不仅可能消耗比预期更多的功率,而且还会闩锁。恢复时间可能非常难以预测。一批设备可以在几毫秒内恢复,另一批设备可以在十毫秒内恢复。未指定恢复时间,因为无法对其进行测试。根据设备的不同,它可能根本无法恢复。在某些轨到轨设备中,输出晶体管的失控破坏是很可能的。

    “运算放大器和比较器-不要混淆它们!”,布鲁斯·卡特,第7-8页

总体而言,建议运算放大器用于线性操作,建议使用比较器进行电压比较。这是可能使用某些运算放大器作为比较器,具有开环结构,但在这样一个模式的性能会很差和/或不可预测的相比的比较器。在这种配置下使用时,某些运算放大器可能会被破坏。


1奇怪的是,无法在常规文献链接(http://www-s.ti.com/sc/techlit/sloa067)上找到该文档(文献ID SLOA067),也无法在TI网站上搜索标题或文献ID ,因此,我已链接到另一个站点的文档副本。


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我认为SLOA067消失的原因是该材料也出现在布鲁斯·卡特(Bruce Carter)的书(《每个人的运放》)books.google.com/books?id=nnCNsjpicJIC&pg=PA536中。他也是SLOA067的作者。ADI公司的应用笔记有点类似:analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/…–
Fizz,

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@RespawnedFluff啊,很好找到!可能就是这样。
空值

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用英语:

比较器返回布尔值/数字值:如果输入A高于输入B,则返回0,否则返回1。

差分运算放大器输出一个模拟值:输入之间的差乘以运算放大器特定的乘法器(放大倍数)。

在数学上:

差分运算放大器类似于以下功能:

f(i1,i2)=|i1i2|m

fi1i2m

比较器更像这样:

f(i1,i2)={0,i1<i2,1,i1i2

啊...比较器总是有一个接地的输入。....Aol(c-0)= + Vss AOl(-c-0)=
-Vss

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@ user25282-没有理由要求比较器的一个输入端接地。比较器的输入可用于连接至数据手册中指定的输入共模电压范围内的电压电平。重要的是,比较器通常会将其更多的负极电源引脚连接到GND,如果随后将输入也连接到GND,则比较器几乎无法使用其“比较”功能。
Michael Karas 2013年

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对于实际的系统设计,如果不需要非常高的性能,可以将运算放大器用作比较器。但是,由于比较器往往被设计成用于数字逻辑,因此更容易找到逻辑兼容的比较器(例如,输出为0或5V)。而且,某些运算放大器在允许饱和时会做一些奇怪的事情,因为它们被设计用于闭环配置。例如,它们的恢复速度可能很慢,这对于大多数比较器应用而言是不希望的。

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