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電壓比較器的工作原理以及與運放的差異

發(fā)布時間:2021-06-11 責任編輯:lina

【導讀】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(tài)。通過電壓比較器,可以將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號。
 
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(tài)。通過電壓比較器,可以將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號。
 
+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;
 
電壓比較器的工作原理以及與運放的差異
 
比較器符號
 
電壓比較器的工作原理以及與運放的差異
 
比較器輸入輸出關(guān)系圖
 
2.電壓比較器與運放的差異
 
電壓比較器的引腳結(jié)構(gòu)、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(zhì)上講比較器就是運放的開環(huán)應(yīng)用,但其實二者是兩個完全不同的器件。主要差異如下:
 
①內(nèi)部組成不同
 
運算放大器與比較器的一個差異來自內(nèi)部無相位補償電容。由于運算放大器要構(gòu)成負反饋電路使用,因此需要在IC內(nèi)部設(shè)置防振相位補償電容。而比較器未構(gòu)成負反饋電路,因此未內(nèi)置相位補償電容。由于相位補償電容限制了輸入-輸出間的響應(yīng)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(yīng)性。另一方面,根據(jù)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(yīng)性遠遠低于比較器。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
 
電壓比較器的工作原理以及與運放的差異
 
由上圖可知,運算放大器采用雙晶體管推挽輸出,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。運算放大器可用于線性放大電路(負反饋),也可用于非線性信號電壓比較(開環(huán)或正反饋)。電壓比較器只能用于信號電壓比較,不能用于線性放大電路(比較器沒有頻率補償)。但比較器有比運算放大器更快的轉(zhuǎn)換速率和更短的延時。
 
③精確度不同
 
比較器的設(shè)計是針對電壓門限比較而用的,要求的比較門限精確,比較后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(jié)的準確度,同時驅(qū)動能力也不一樣。一般情況:用運放做比較器,多數(shù)達不到滿幅輸出,或比較后的邊沿時間過長,因此設(shè)計中少用運放做比較器為佳。比較器的翻轉(zhuǎn)速度快,大約在ns數(shù)量級,而運放翻轉(zhuǎn)速度一般為us數(shù)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(nèi)部沒有相位補償電路,所以,如果接入負反饋,電路不能穩(wěn)定工作。內(nèi)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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