运算放大器和比较器无论外观或图纸符号都差不多,那么它们究竟有什么区别,在实际应用中如何区分?
今天我们来图文全面分析一下,夯实大家的基础,让工程师更上一层楼。
先看一下图1,这是运算放大器和比较器的内部区别图:
从内部图可以看出运算放大器和比较器的差别在于输出电路。运算放大器采用双晶体管推挽输出,而比较器只用一只晶体管,集电极连到输出端,发射极接地。比较器需要外接一个从正电源端到输出端的上拉电阻,该上拉电阻相当于晶体管的集电极电阻。运算放大器可用于线性放大电路(负反馈),也可用于非线性信号电压比较(开环或正反馈)。电压比较器只能用于信号电压比较,不能用于线性放大电路(比较器没有频率补偿)。两者都可以用于做信号电压比较,但比较器被设计为高速开关,它有比运算放大器更快的转换速率和更短的延时。
运算放大器在主板电路图中很常见,一般用于稳压电路;在负反馈电路中,它与晶体管配合相当于一个三端稳压器,但使用起来更灵活。如图2:
在许多情况下,需要知道两个信号中哪个比较大,或一个信号何时超出预设的电压(用作电压比较)。用运算放大器便可很容易搭建一个简单电路实现该功能。当V+电压大于V-电压时,输出高电平。当V+电压小于V-电压时,输出低电平。如图3:
分析一下电路,2.5V经电阻分压得到1V输入到V-端,当总线电压正常产生1.2V时,输入到V+,此时V+电压比V-电压高,输出一个高电平到CPU电源管理芯片的EN开启脚。如果总线电压没输出或不正常少于1V,此时V+电压比V-电压低,输出低电平。
当比较器的同相端电压(V+)低于反相端电压(V-)时,输出晶体管导通,输出接地低电平;当同相端电压高于反相端时,输出晶体管截止,通过上拉电阻的电源输出高电平。如图4:
分析一下该电路,上面的比较器U8A当有VCC输出时经过分压电阻分压后,输入到同相端(V+),其电压大于5VSB经分压后输入到反相端(V-)的电压,内部晶体管截止,输出经上拉电阻的电源12V(同时下面的比较器U8B同相端电压也大于反相端,内部晶体管也是截止),N沟道场管Q37导通,输出VCC5V。同时P沟道场管Q293截止。反之,当反相端电压大于同相端电压时,内部晶体管导通,上拉电源12V被拉低为低电平,N沟道场管Q37截止,同时P沟道场管Q293导通,输出5VSB。这个就是5VDUAL产生电路。
在实际应用中比较器都需要上拉电源,而运算放大器一般不需要。
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