電壓比較器的工作原理,電壓比較器與運放的差異

2020-11-22 電子發燒友

電壓比較器的工作原理，電壓比較器與運放的差異

桃李電子 發表於 2020-11-21 10:24:51

1.電壓比較器的工作原理

電壓比較器，顧名思義，就是兩個輸入端的其中一個作為基準，另外一個與基準作比較，輸出只存在高電平和低電平兩種狀態。通過電壓比較器，可以將模擬信號轉變為數位訊號。

+輸入引腳的電位〉-輸入引腳的電位時，輸出高電平；

-輸入引腳的電位〉+輸入引腳的電位時，輸出低電平；

比較器符號

比較器輸入輸出關係圖

2.電壓比較器與運放的差異

電壓比較器的引腳結構、電路符號與運算放大器類似，甚至有時候會直接拿運放來代替比較器使用，本質上講比較器就是運放的開環應用，但其實二者是兩個完全不同的器件。主要差異如下：

①內部組成不同

運算放大器與比較器的一個差異來自內部無相位補償電容。由於運算放大器要構成負反饋電路使用，因此需要在IC內部設置防振相位補償電容。而比較器未構成負反饋電路，因此未內置相位補償電容。由於相位補償電容限制了輸入-輸出間的響應時間，因此無相位補償電容的比較器具有比運算放大器更好的響應性。另一方面，根據該相位補償電容的有無，將運算放大器作為比較器使用時，因受相位補償電容限制，其響應性遠遠低於比較器。這一點在運算放大器作為比較器使用時需要注意。

②輸出特性不同

由上圖可知，運算放大器採用雙電晶體推輓輸出，而比較器是集電極開路輸出，所以使用時，比較器需要外接一個從正電源端到輸出端的上拉電阻。運算放大器可用於線性放大電路（負反饋），也可用於非線性信號電壓比較（開環或正反饋）。電壓比較器只能用於信號電壓比較，不能用於線性放大電路（比較器沒有頻率補償）。但比較器有比運算放大器更快的轉換速率和更短的延時。

③精確度不同

比較器的設計是針對電壓門限比較而用的，要求的比較門限精確，比較後的輸出邊沿上升或下降時間要短，輸出符合TTL/CMOS電平/或OC等，不要求中間節的準確度，同時驅動能力也不一樣。一般情況：用運放做比較器，多數達不到滿幅輸出，或比較後的邊沿時間過長，因此設計中少用運放做比較器為佳。比較器的翻轉速度快，大約在ns數量級，而運放翻轉速度一般為us數量級（特殊的高速運放除外）。運放可以接入負反饋電路，而比較器則不能使用負反饋，雖然比較器也有同相和反相兩個輸入端，但因為其內部沒有相位補償電路，所以，如果接入負反饋，電路不能穩定工作。內部無相位補償電路，這也是比較器比運放速度快很多的主要原因。
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