運算放大器與比較器的區別

運算放大器和比較器無論是外觀還是原理圖符號都差不多，如果把它上邊的標識打磨掉的話很難區分開二者。加之很多電路中會(hui) 出現將運放用作比較器的應用，以至於(yu) 有很多初學者經常會(hui) 將運算放大器和比較器兩(liang) 者混淆，本文分享一下它們(men) 的區別。

圖1 運放管腳示意圖

運算放大器和比較器不同之處

運放和比較器的功能表述如下：

運算放大器，是一種用於(yu) 信號調理的模擬芯片。比如對信號作放大，濾波，求和等。

比較器則是將一個(ge) 模擬電壓信號與(yu) 一個(ge) 基準電壓作比較的電路。

運放是用於(yu) 負反饋係統，而比較器一般是用於(yu) 開環係統，也可引入正反饋設計成遲滯比較器。

a)  運放的反應速度與(yu) 壓擺率相關(guan) ，在輸入一個(ge) 階躍信號時，運放以一定的速度建立，而比較器則是馬上發生翻轉。

b) 一些高壓的運放，以及Bipolar(三極管) 工藝的運放，兩(liang) 個(ge) 輸入引腳之間會(hui) 存在雙向鉗位二極管（見圖2）。比較器沒有雙向鉗位的二極管，輸入差模信號大了對比較器的影響也較小。所以把運放當比較器來用，要判斷是否需要加限流電阻，以免燒掉運放。

c) 運放一般由帶寬，壓擺率衡量其翻轉速度，而比較器則用T PHL，T PLH，T fall，T rise，來表示速度。一個(ge) 簡單的計算比較器速度方法是：

d) 比較器的輸出可以表征兩(liang) 個(ge) 輸入端的電位高低。現在市麵上大部分比較器的輸出都可以兼容TTL和CMOS電平，比較器的輸出始終為(wei) 正負電源軌之一。但是運算放大器的輸出是模擬信號，目前低壓CMOS型的運放一般都能做到軌到軌輸出。

e) 運放輸出過載後，需要比較長的恢複時間；而比較器的過載恢複時間非常短。

f) 有些運放的輸入共模電壓範圍，不包含正電源軌；許多比較器的輸入是支持到正電源軌的。

g) 運放可以當比較器使用（在一些低速翻轉場合可以），而比較器不能當運放使用。

圖2  運放內(nei) 部輸入保護電路

綜上所述，運放與(yu) 比較器的不同之處是所處的工作區域不一樣，運算放大器一般都工作在線性區域（閉環）。在線性區域運放的輸入電壓與(yu) 輸出電壓呈一定比例關(guan) 係，可做放大功能。

比較器工作在非線性區域（開環），即在這個(ge) 區域比較器的輸入與(yu) 輸出不再成比例輸出，這時也就沒有放大作用了。在這個(ge) 階段它的輸出隻有兩(liang) 個(ge) 狀態，那就是“高電平”和“低電平”狀態，如果用數字表示的話就是“1”和“0”的概念。在一般的通用放大器中都會(hui) 有線性和非線性這兩(liang) 個(ge) 區域，而在比較器中隻有非線性這一個(ge) 區域，簡單來概括，放大器在對速度要求不高的場景下可以用作比較器（需注意共模輸入電壓範圍），但比較器不能夠當作放大器來用。

二者內(nei) 部電路結構不同，運算放大器的輸出級一般是推挽電路架構。而部分比較器的輸出級是漏極開路或者源極開路架構，需要上拉電阻或者下拉電阻與(yu) 後級數字電路電壓匹配。

另附開漏輸出與(yu) 推挽輸出結構的對比：

表1  開漏輸出與(yu) 推挽輸出對比