2020-01-26 07:59:38 佚名

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在模擬電子技術中運算放大器既可以作為線性放大器用來放大交直流信號，亦可以作為比較器用來檢測輸入信號的大小，而比較器一般只能用於非線性電路中作為比較器使用。下面我們以常用的LM358運算放大器和LM393電壓比較器為例，來詳細介紹一下它們之間有何區別？

▲ LM358運算放大器。

LM358運算放大器是一款常用的低功耗雙運算放大器（內部含有兩個相同的運算放大器），工作電壓範圍為±1.5~±15V或單電源3~30V，增益帶寬積GBW為1MHz，開環電壓增益為100dB。該運算放大器的內部電路如下圖所示。▲ LM358運算放大器內部電路圖。

從上圖可見，LM358的輸入級為差分放大器，輸出級為互補三極管構成的互補輸出級（與OTL功放的輸出級相似）。該運算放大器的這種結構使其既可以作為線性放大器用來放大各種信號，亦可以工作於非線性狀態用來作為比較器、振盪器及各種波形發生器。▲ LM393電壓比較器。

LM393是一款常用的低功耗雙電壓比較器，內部有兩個相同的電壓比較器。其工作電壓範圍為±1~±18V或單電源2~36V，靜態工作電流為0.8mA。LM393的內部電路圖如下圖所示。▲ LM393內部電路圖。

從上圖可見，LM393的輸入級亦為差分結構，但其中間放大級及輸出級卻比上述的LM358運算放大器簡單很多。其輸出級就是一個集電極開路輸出的NPN型三極管。LM393的這種輸出結構導致其只能作為比較器用來檢測信號電平的大小，不能用來作為放大器放大信號，但是這種集電極開路輸出的結構用於和TTL或CMOS數字IC接口非常方便，這一點是運算放大器構成的比較器所不及的。由於各種比較器一般都採用和LM393類似的輸出級結構，故比較器在使用時一般都要在輸出端與電源正端之間接一個上拉電阻。這就是運算放大器和電壓比較器的基本的區別。

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運算放大器和比較器都是電子電路中常用的元器件，兩者具有很多類型的地方，但是完全不一樣。運算放大器可以用在線性電路中起到放大作用，也可以用在非線性電路中當作比較器使用；而比較器卻只用在非線性電路中起到比較器的作用。

如下圖所示，是用運放LM324所搭建的反相比例運放電路，通過虛短和虛斷得出輸出和輸入之間的關係為：Vout=-R235/R236 * Vin。

該運放電路不能通過比較器來實現。

如下圖所示，是用比較器所實現的比較器電路。比較器用來比較兩個輸入信號的大小。

當正相端的輸入電壓大於反相端的輸入電壓時，輸出信號為高電平；當反相端的輸入電壓大於正相端的輸入電壓時，輸出信號為低電平。必須要注意的是，圖中輸出端加了一個上拉電阻，因為比較器的輸出部分是開集電極輸出的，在使用時需要接上拉電阻。

通過以上描述可以知道，運放可以用作線性放大，也可以用作比較器；但是比較器不能用作線性放大，只能起到輸入端的比較作用。

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運算放大器和比較器到底有什麼區別呢？

先來看看運算放大器和比較器的內部結構示意圖，從圖中也可以看出，比較器採用雙晶體管推輓輸出，而比較器一般是單晶體管OC輸出（集電極開路）。

學過模電的都知道，運放的基本電路有：同相放大、反比例放大、差分、加法電路、減法電路、微分電路、積分電路等，而比較器就一種用途，用於比較輸入端的電壓大小。

下面先看看比較器和運放的基本用法：

比較器

比較器屬於開環電路，它的用途簡單，作用是比較輸出端U1和U2的電壓大小，當正輸入端電壓較大時（U2＞U1），輸出高電平(注意：比較器屬於OC輸出，輸出端需加上拉電阻，上拉幾伏則輸出幾伏，否則輸出為開路）；當負輸入端電壓較大時（U1＞U2），輸出低電平（GND）。

▲比較器原理

運算放大器

運放（運算放大器的簡稱），可用於線性放大電路中，也可以用於非線性電路中（當比較器用），運放在電路中的用途是非常廣泛的，最基本的用法有同相放大、反比例放大、差分、加法電路、減法電路、積分、微分電路。這就不一一細說了，基本電路大家可以看模電。

下面舉一個例子：電流採樣電路，該電路是將經過採樣電阻的微弱電壓經過差分放大接入ADC模數轉換接口，電流經過採樣電阻時，採樣電阻兩端形成電壓，由於電壓較小，直接接入ADC接口誤差較大，所以經過運放放大（此處用的是差分放大）。

▲電流採樣電路

總結，熟悉它們的用法才知道其中的區別，在頻率要求不高的情況下，運放也可以當比較器使用，但須注意幾點：1）比較器的翻轉速度比運放快，比較器在ns級別，運放一般在μs級別，對速率要求較高時不可用運放代替比較器；2）若對輸出高低電平要求較高時，選擇軌到軌的運放，若不是軌到軌的運放，輸出電壓有壓降，達不到VCC或0。3）使用運放當比較器，輸出高電平時，為運放供電電源電壓VCC（或接近VCC）。

以上是本人觀點，希望本人回答對大家有所幫助，想了解更多知識，請關注本頭條號，謝謝支持！