运算放大器与比较器
时间：2023-06-21 11:37:00
内容包括操作放大器和比较器（包括实际电路）的区别，以及操作放大器的替换。紫色文本是一个超链接，点击自动跳转到相关的博客文本。不断更新，原创并不容易！
目录：
一、操作放大器和比较器的区别
1.操作放大器和比较器的主要区别是闭环特性
2、运算放大器总结与比较器的区别
3.比较器的浮地应用
二、操作放大器电路
1.操作放大器电路
2.常用的运输型号
1）单运放 2）双运放 3）四运放
三、比较器电路
1.单限比较器
2.双限比较器(窗口比较器)
3.迟滞比较器
1）概述 2）原理 3）分析 4)叠加原理分析
4、常用比较器型号
1）8引脚 2）14引脚
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一、操作放大器和比较器的区别
1、运算放大器与比较器的主要区别在于闭环特性
大多数放大器在闭环状态下工作,因此，闭环后不能自激。比较器大多在开环状态下工作追求更多的速度。对于频率较低的情况，放大器可以完全取代比较器（注意输出电平），大多数情况下，比较器不能用作放大器。
由于比较器为了提高速度进行优化，这种优化降低了闭环稳定性的范围。运输是专门为闭环稳定范围而优化的，因此速度降低。因此，同等价格的比较器和放大器履行自己的职责。
就像放大器可以用作比较器一样，也不能排除比较器也可以用作放大器。但是稳定其闭环的成本可能超过添加放大器！
换句话说，看运输是作为比较器还是放大器取决于电路的负反馈深度。因此，浅闭环比较器在放大器状态下可能不会自我激励。但是，我们必须做大量的测试，以确保产品的所有工作状态都是稳定的！此时，应仔细计算成本/风险。
操作放大器与比较器相同，简单地说比较器是运放的开环应用，但是，比较器的设计是针对电压门限制的比较，要求比较门限制准确，比较后的输出边缘上升或下降时间较短，输出符合要求TTL/CMOS 电平/或OC等等，不需要中间环节的准确性，驱动能力也不一样。一般情况下:大部分比较器达不到全输出，或者比较后边缘时间太长，所以设计中最好少用比较器。
由于比较器用于大差异输入电压，当操作放大器工作时，差异输入电压通常在负反馈的作用下降到最低。当运行驱动器通过时，有时只有几毫伏也会导致过载，其中一些放大级可能会饱和。在这种情况下，设备需要从饱和度中恢复相对较长的时间，因此，如果饱和度远慢于总是不饱和。
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2、运算放大器总结与比较器的区别
虽然电路图上的比较器和运放符号相同，但这两种设备确实有很大的区别，一般不能交换，区别如下：
1）比较器的翻转速度快，大约在ns 运放翻转速度一般为数量级us 数量级(特殊高速运输除外)。
2)传输可以连接到负反馈电路，而比较器不能使用负反馈。虽然比较器也有两个输入端：相和相，但如果连接到负反馈，电路就不能稳定工作。内部无相位补偿电路，这也是比较器运输速度快得多的主要原因。
3)运输输出水平一般采用推拉电路和双极输出。大多数比较器的输出水平为集电极开路结构，因此需要上拉电阻和单极输出，容易与数字电路连接。
比如LM339比较器输出集电极开路(OC)结构 , 需要上拉电阻才能有能力输出外部电流 。 运输输出水平是推拉结构 , 有对称的拉电流和灌电流能力 。
此外，为了加快响应速度，比较器 , 中间级很少 , 没有内部频率补偿 。对线性区域工作的需要增加补偿电路 。
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3.比较器的浮地应用
LM2903的PIN4不接地，提高了整个传感器的共模干扰能力。
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二、运算放大器电路
1、运算放大器电路
运算放大器应用汇总1
运算放大器应用汇总2
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2、常用运放型号
1）单运放
轨至轨：GS8551/SOT23-5、MCP601/SOT23-5、MCP606/SOT23-5
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2）双运放
LM358、TL082I
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3）四运放
常用：LM224、LM324
轨至轨：MCP609、TLC2254、SGM8544、GS8554
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三、比较器电路
1、单限比较器
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2、双限比较器(窗口比较器)
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3、迟滞比较器
1）概述
迟滞比较器又可理解为加正反馈的单限比较器。单限比较器，若输入信号Uin在门限值附近有微小的干扰，则输出电压就会产生相应的抖动（起伏）。在电路中引入正反馈可以克服这一缺点。
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2）原理
当输入电压足够负时，运放的负输入端电压总是小于正输入端，因此输出一定是正电源电压+VCC(近似)，此时运放的正输入端作为比较基准，为kVCC：
随着输入电压逐渐增大，工作点沿着红色线一直向右移动， 到达B点，输入电压大于kVCC，此时运放的正输入端电压小于负输入端电压，输出变为-VEE，即从B点处红色跌落。此时，比较基准立即改变：由原先的kVCC变为-kVEE。这就表示：此时就算输入电压发生轻微的逆向翻转，比较器也不翻转。
图中：假设从A开始，到B点翻转，到C点，红色线一直向右，然后以绿色线回转到达kVCC处，比较器不翻转，沿着绿色线一直到D点，才回到A点（重新回到高电平）。
这个比较器的输出状态，不仅仅与输入状态相关，还与当前的输出状态有关，使得输入输出伏安特性曲线，呈现出类似迟滞回线的形态，因此称为迟滞比较器。迟滞比较器看起来比较迟钝，但是带来的好处：只有明确的、强有力的输入，才能引起输出改变，而一旦改变，想要恢复，也得特别厉害的反向动作。
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3）分析
前面提到的只是迟滞比较器的一种，它的伏安特性曲线是顺时针旋转的，且它的两个阈值电压是基于0V对称的。当接入一个基准电压UREF这就是更为常用的比较器。
假设运放输出高电平为UOH（对理想运放来说，此值为VCC），输出低电平为UOL，那么对输入信号，电路有两个比较翻转点，较大的一个称为UR+，较小的称为UR-。设正反馈系数为k，k值越接近于1，说明反馈越强烈，迟滞窗口越宽：
当输出为高电平时，翻转点为：
当输出为低电平时，翻转点为：
如果UOH=-UOL，即输出对称，可得到：
其中，UWD代表两个比较阈值之间的电压宽度，或者叫窗口电压。
合理的选择电路结构，选择电阻值，可以做出符合设计要求的迟滞比较器：可改变顺逆结构，可以改变中心阈值，可以改变阈值窗口电压。
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4）叠加原理分析
快速计算参看：迟滞比较器计算器_滞后比较器计算器_在线滞回比较器计算工具 - 电子发烧友(www.elecfans.com)。
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4、常用比较器型号
1）8引脚
LM393、LM2903
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2）14引脚
LM339、LM293N
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