運(yùn)算放大器與比較器區(qū)別

許多人偶爾會(huì)把運(yùn)算放大器當(dāng)比較器使用。一般而言，當(dāng)您只需要一個(gè)簡(jiǎn)單的比較器，并且您在四運(yùn)算放大器封裝中還有一個(gè)“多余”運(yùn)算放大器時(shí)，這種做法是可行的。穩(wěn)定運(yùn)算放大器運(yùn)行所需的相位補(bǔ)償意味著把運(yùn)算放大器用作比較器時(shí)其速度會(huì)非常的低，但是如果對(duì)速度要求不高，則運(yùn)算放大器可以滿足需求。

　　偶爾會(huì)有人問(wèn)到我們運(yùn)算放大器的這種使用方法。這種方法有時(shí)有效，有時(shí)卻不如人們預(yù)期的那樣效果好。為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況呢？ 由于對(duì)這兩個(gè)東西比較迷糊，下面是百度出來(lái)的內(nèi)容，相信我們都能理解。

　　運(yùn)算放大器我們也叫它集成運(yùn)放，如果把它上邊的標(biāo)識(shí)打磨掉的話很難區(qū)分它是集成運(yùn)放芯片還是其它功能的集成芯片，在有的電子電路板中廠家為了保護(hù)自己家的技術(shù)被別人山寨，有的集成放大器芯片或者比較器芯片都被打磨掉了，為我們維修帶來(lái)一定的影響。因?yàn)閺耐庥^看兩者長(zhǎng)發(fā)非常相似，以至于有很多初學(xué)者會(huì)經(jīng)常混淆兩者究竟是運(yùn)算放大器還是比較器，現(xiàn)分享一下兩者的區(qū)別。

　　一、比較器和運(yùn)算放大器，基本概念相同

　　內(nèi)部區(qū)別：運(yùn)算放大器為互補(bǔ)輸出，可以輸出不失真的模擬信號(hào)，一般閉環(huán)使用，開(kāi)環(huán)或少量正反饋，也可當(dāng)比較器，比較器一般為OC（集電極開(kāi)路）輸出，方便多路并聯(lián)，輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)，需上拉電阻，多數(shù)為開(kāi)環(huán)使用，某些場(chǎng)合，要求有回差，可以引進(jìn)一定的正反饋。

　　放大器輸出有回路到輸入，就是有反饋，是閉環(huán)?？赡苁且粋€(gè)電阻，也可能還有電容等。根據(jù)接到輸入的哪個(gè)輸入端，判斷是正反饋還是負(fù)反饋。接到同相端（+）的是正反饋。負(fù)端（-）是負(fù)反饋。

　　引入正反饋，系統(tǒng)可能震蕩，適當(dāng)加入，可以產(chǎn)生遲滯（回差）。

　　放大器一般引入負(fù)反饋，可得到固定的放大倍數(shù)。

　　環(huán)的概念：信號(hào)-檢測(cè)-和標(biāo)準(zhǔn)比較-再控制輸入信號(hào)的某個(gè)參數(shù)，使其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。這是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，是負(fù)反饋系統(tǒng)（控制使輸入?yún)?shù)穩(wěn)定）。

　　二、放大器是用來(lái)放大小信號(hào)用的，強(qiáng)調(diào)是等比放大。

　　用處嘛，自然是各種模擬信號(hào)之間的加減乘除微分積分運(yùn)算。相比之下，比較器則是用來(lái)比較正負(fù)兩個(gè)輸入端輸入電壓差值的，只要差值滿足一定的要求，他的輸出狀態(tài)就立刻改變。它的重要參數(shù)也多是關(guān)于轉(zhuǎn)折特性的。用處嘛，主要是滯回比較等信號(hào)鑒別運(yùn)算。或者我們可以這樣理解，比較器是一種以模擬電路為形式，以數(shù)字信號(hào)輸入、輸出為特點(diǎn)的過(guò)渡性質(zhì)的電路形式。

　　三、比較器就是沒(méi)有反饋（正反饋，負(fù)反饋）的運(yùn)算放大器

　　當(dāng)正輸入大于負(fù)輸入時(shí)，輸出無(wú)窮大（理論） 當(dāng)正輸入小于負(fù)輸入時(shí)，輸出無(wú)窮小（理論）運(yùn)算放大器要根據(jù)反饋算輸出。綜上，其實(shí)2者沒(méi)根本區(qū)別。書(shū)本理論中介紹的比較器一般是用運(yùn)算放大器（下面簡(jiǎn)稱(chēng)運(yùn)放）來(lái)做的。當(dāng)運(yùn)放加入了負(fù)反饋環(huán)路的時(shí)候，整個(gè)電路本身就可以視為一個(gè)帶有一定增益的放大電路。一個(gè)經(jīng)典的運(yùn)放IC制作的放大器：電路的增益G為 G=Rf/Rin。

　　運(yùn)放同時(shí)也可以用作比較器，只是以正反饋取代負(fù)反饋。當(dāng)電路加入了正反饋之后，輸出電壓會(huì)在這個(gè)IC的電源電壓飽和，但是不會(huì)也不能超過(guò)電源電壓。為經(jīng)典的比較電路：電阻為 +極提供了參考電壓，每當(dāng)-極電壓超過(guò)+極之時(shí)，輸出電壓就會(huì)反轉(zhuǎn)。總之，取決于運(yùn)放外接的電路是負(fù)反饋還是正反饋，他可以被分別用做放大器或者是比較器。

　　四、運(yùn)算放大器和比較器共同之處

　　在說(shuō)到它們的區(qū)別之前先看看它們的共同之處，從制造上來(lái)說(shuō)運(yùn)算放大器和比較器都是將三極管、電阻以及導(dǎo)線集成在一種半導(dǎo)體的基片上的，從外表看都是一個(gè)完整、獨(dú)立的集成芯片，外觀都一樣;從內(nèi)部看都是一個(gè)比較復(fù)雜的大規(guī)模集成電路。

　　五、運(yùn)算放大器和比較器不同之處

　　不同之處。我認(rèn)為第一點(diǎn)它們的不同之處是所處的工作階段不一樣，運(yùn)算放大器都是工作在線性應(yīng)用階段，也就是說(shuō)在這個(gè)階段它的輸入電壓與放大了的輸出電壓有一個(gè)成比例的關(guān)系，正是因?yàn)檫@個(gè)關(guān)系才使它具有放大的功能。比較器是工作在非線性階段，也就是說(shuō)在這個(gè)階段它的輸入與輸出不再成比例輸出了，這時(shí)也就沒(méi)有放大作用了，在這個(gè)階段它的輸出只有兩個(gè)狀態(tài)，那就是“高電平”和“低電平”狀態(tài)，如果用數(shù)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(huì)都這兩個(gè)階段，而在比較器中只有非線性這一個(gè)階段，我們也可以這樣說(shuō)，放大器在一定條件下可以作為比較器使用，但比較器不能夠當(dāng)作放大器來(lái)用。

　　第二的不同點(diǎn)是運(yùn)算放大器在工作中都加入了負(fù)反饋這一電路環(huán)節(jié)，有的還具有深度負(fù)反饋，鑒于這種電路結(jié)構(gòu)可以制成模擬的加法電路、減法電路等。而比較器是沒(méi)有這些反饋環(huán)節(jié)的，也不能加入這些環(huán)節(jié)，否則會(huì)造成電路的不穩(wěn)定，因此按照控制來(lái)說(shuō)它應(yīng)該是一個(gè)“開(kāi)環(huán)”的電路，比如單門(mén)限電壓比較器電路和雙門(mén)限電壓比較器電路。

　　第三點(diǎn)是從他倆的工作速度上講運(yùn)算放大器的工作速度要比比較器慢一個(gè)數(shù)量級(jí)，比如比較器的翻轉(zhuǎn)速度大約在納秒（ns）數(shù)量級(jí)，而運(yùn)放翻轉(zhuǎn)速度一般為微秒（us）數(shù)量級(jí)。我們用過(guò)比較器LM393和運(yùn)算放大器LM358的都知道，LM393的反轉(zhuǎn)的工作速度要比運(yùn)算放大器LM358的反應(yīng)速度快許多。

　　第四點(diǎn)是內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)不同，對(duì)于運(yùn)算放大器它的最后的輸出級(jí)是推挽電路模式而且是雙極性輸出，可以驅(qū)動(dòng)較強(qiáng)的負(fù)載。而比較器最后的輸出級(jí)是漏極開(kāi)路結(jié)構(gòu)模式，所以需要上拉電阻它與數(shù)字電路可以很好的匹配。

　　六、常用的運(yùn)算放大器與比較器

　　我在平時(shí)用到的運(yùn)算放大器除了剛才提到的LM358外另外還有四運(yùn)放LM324和單運(yùn)放μA741等;對(duì)于比較器來(lái)說(shuō)常用的有四電壓比較器LM339和雙電壓比較器LM393等都比較常用。