運算放大器可以用作比較器?

2020-12-06 電子工程專輯

許多人偶爾會把運算放大器當比較器使用。一般而言，當您只需要一個簡單的比較器，並且您在四運算放大器封裝中還有一個「多餘」的運算放大器時，這種做法是可行的。只是運算放大器需要相位補償才能運行，因而把運算放大器用作比較器時其速度會非常低，但是如果對速度要求不高，則運算放大器可以滿足需求。 偶爾會有人問到我們運算放大器的這種使用方法，因為他們發現 這種方法有時有效，有時卻不如人們預期的那樣效果好。 為什麼會出現這種情況呢？

許多運算放大器都在輸入端之間有電壓鉗位，其大多數一般都使用背靠背二極體（有時使用兩個或者更多的串聯二極體）來實施。這些二極體保護輸入電晶體免受其基極結點反向擊穿的損害。許多IC工藝在差動輸入約為6V時便會出現擊穿，這會極大地改變或者損壞電晶體。圖1顯示了NPN輸入級，D1和D2提供了這種保護功能。

在大多數常見運算放大器應用中，輸入電壓均約為零伏，根本無法開啟這些二極體。但是很明顯，對於比較器的運行而言，這種保護便成了問題。在一個輸入拖拽另一個輸入（以一種討厭的方式拉其電壓）以前，差動電壓範圍（約0.7V）受限。儘管如此，我們還是可以把運算放大器用作比較器。但是，在我們這樣做時必須小心謹慎。在一些電路中，這種做法可能是完全不能接受的。問題是我們（包括其他運算放大器廠商）並沒有總是說明這些鉗位的存在，即使有所說明，可能也不會做詳細的解釋或者闡述。也許我們應該說：「用作比較器時，請小心謹慎！」產品說明書的作者們通常也只是假設您肯定會把運算放大器當作運算放大器用。

TI在美國亞利桑那州圖森產品部召開了一個會議，會議決定，TI以後將會更加清楚地說明這種情況。但是，現在已經生產出來的運算放大器怎麼辦呢？下列指導建議可能會對您有所幫助：

一般而言，雙極NPN電晶體運算放大器都有輸入鉗位，例如：OP07、OPA227和 OPA277等。uA741是一個例外，它具有NPN輸入電晶體，並且有一些為NPN提供固有保護的附加串聯橫向PNP。

使用橫向PNP輸入電晶體的通用運算放大器一般沒有輸入鉗位，例如：LM324、LM358、OPA234、OPA2251和OPA244。這些運算放大器一般為「單電源」類型，意味著它們擁有擴展至負電源端（或者稍低）的共模範圍。輸入偏置電流為負數時，表示輸入偏置電流自輸入引腳流出。這時，通常可以認定它們為這類運算放大器。但是，需要注意的是，使用PNP輸入的高速運算放大器一般有輸入鉗位，而這些PNP是一些具有更低擊穿電壓的垂直PNP。

高電壓（一般大於20V）下工作的JFET和CMOS放大器，可能有也可能沒有鉗位。這種不確定性，要求您進行更多仔細的檢查。所用工藝和電晶體類型的特性，決定了其內部是否存在鉗位。大多數低壓CMOS運算放大器都沒有鉗位。自動歸零或者斬波器類型則是特例，其可能具有類似鉗位的行為表現。底線是……

如果您考慮把運算放大器用作比較器，請一定小心謹慎。仔細閱讀產品說明書，不要漏掉任何信息，包括應用部分的一些註解內容。在電路試驗板或者樣機中驗證其表現，查看一個輸入電壓對另一個輸入電壓的影響。不要依賴SPICE宏模型。一些宏模型可能並不包括對鉗位建模的一些額外組件。另外，當您笨手笨腳地把運算放大器從一個軌移動到另一個軌時可能出現其他一些現象，則可能無法精確地對這些現象建模。

本文轉載自：《看一個TI老工程師如何馴服精密放大器》

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    一般而言，當您只需要一個簡單的比較器，並且您在四運算放大器封裝中還有一個「多餘」運算放大器時，這種做法是可行的。穩定運算放大器運行所需的相位補償意味著把運算放大器用作比較器時其速度會非常的低，但是如果對速度要求不高，則運算放大器可以滿足需求。偶爾會有人問到我們運算放大器的這種使用方法。這種方法有時有效，有時卻不如人們預期的那樣效果好。為什麼會出現這種情況呢?
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    運算放大器（Operational Amplifier，簡稱OP、OPA、OPAMP、運放）是具有很高放大倍數的電路單元。在實際電路中，通常結合反饋網絡共同組成某種功能模塊。由於早期應用於模擬計算機中，用以實現數學運算，故得名「運算放大器」。
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  • 儀表放大器和運算放大器優缺點對比
    什麼是儀表放大器 　　這是一個特殊的差動放大器，具有超高輸入阻抗，極其良好的CMRR，低輸入偏移，低輸出阻抗，能放大那些在共模電壓下的信號。 　　隨著電子技術的飛速發展，運算放大電路也得到廣泛的應用。儀表放大器是一種精密差分電壓放大器，它源於運算放大器，且優於運算放大器。
  • 運算放大器的分類與運算放大器在使用中的注意事項
    運算放大器（常簡稱為「運放」）是具有很高放大倍數的電路單元。在實際電路中，通常結合反饋網絡共同組成某種功能模塊。由於早期應用於模擬計算機中，用以實現數學運算，故得名「運算放大器」，此名稱一直延續至今。運放是一個從功能的角度命名的電路單元，可以由分立的器件實現，也可以實現在半導體晶片當中。隨著半導體技術的發展，如今絕大部分的運放是以單片的形式存在。
  • 運算放大器的作用
    接下來我們就看一下運算放大器的作用到底有哪些吧。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/271510.htm　　運算放大器，簡稱運放，是具有很高放大倍數的電路單元。運算放大器是運用得非常廣泛的一種線性集成電路。
  • 儀表放大器與運算放大器的區別是什麼?
    與運算放大器一樣，其輸出阻抗很低，在低頻段通常僅有幾毫歐(mΩ)。運算放大器的閉環增益是由其反向輸入端和輸出端之間連接的外部電阻決定。與放大器不同的是，儀表放大器使用一個內部反饋電阻網絡，它與其信號輸入端隔離 。
  • 運算放大器和電壓比較器的原理符號一樣,該怎麼區分?
    運算放大器和電壓比較器在原理符號上確實是一樣的，都有5個引腳，其中兩個引腳為電源+和電源-，還有兩個引腳為同相輸入端（+）和反向輸入端（-），最後一個引腳是輸出端。但是它們的功能是不一樣的，運放的功能及用途更複雜，而比較器就相對簡單得多。