03.03 運放和電壓比較器符號為什麼一樣?該怎麼區分?

四川丹兒


運放和電壓比較器的電路符號相同是因為兩者的內部電路基本一樣,所不同的只是輸出級的結構不太一樣(這是由它們的用途決定的)。在電子電路中,運放和電壓比較器的電路符號一般如下圖所示。




這個電路符號既可以表示運放,亦可以表示電壓比較器,其有5個引腳,Vs+和Vs-分別為器件的正負電源端,V+為同相輸入端,V-為反相輸入端,Vout為輸出端。由於運放在在電路中既可以作為放大器使用,亦可以作為電壓比較器使用,故我們看到這個電路符號是無法區分其是運放還是電壓比較器,一般要根據其外圍元件來判斷用途。

上圖是電壓比較器的外接元件。電壓比較器在使用時,其兩個輸入端中有一個輸入端要接入參考電壓(參考電壓接在同相輸入端還是反相輸入端可根據實際需要來選擇),另一個輸入端作為比較信號輸入端,由於大多數專用的電壓比較器(譬如LM339)其內部輸出級為OC輸出結構,在使用時,一般要在Vout端與電源正端之間接一個上拉電阻(即上圖中的Rup),故我們通過這些外圍元件即可判斷其是不是電壓比較器。

運放若作為放大電路使用時,由於必須引入負反饋來降低其很高的開環電壓增益,故用運放構成線性放大器使用時,一般都在其Vout端與反相輸入端之間接一個電阻R2(見上圖),該電阻稱為負反饋電阻,故我們根據運放外圍是否接有負反饋電阻即可判斷其是線性放大器還是電壓比較器。


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運算放大器和電壓比較器在原理符號上確實是一樣的,都有5個引腳,其中兩個引腳為電源+和電源-,還有兩個引腳為同相輸入端(+)和反向輸入端(-),最後一個引腳是輸出端。

但是它們的功能是不一樣的,運放的功能及用途更復雜,而比較器就相對簡單得多。

電壓比較器

下面簡單講解一下比較器的基本原理,比較器的原理挺簡單,目的是比較兩個輸入端的電壓大小,若正輸入端的電壓為a,負輸入端的電壓為b,則當a>b時,輸出為高電平(邏輯1);當a<b時,輸出為低電平(邏輯0)。

下面結合原理圖進行說明,如下圖原理圖,比較器輸入端的電壓為IN1、IN2,供電為VCC/GND,上拉電阻1K,上拉電壓為VCC。

當輸入電壓IN1>IN2時,即正輸入端的電壓較高,輸出高電平(VCC);

當輸入電壓IN2>IN1時,即負輸入端的電壓較高,輸出低電平(0V)。

比較器的用途很廣,可用於比較熱敏電阻、光敏傳感器等電壓信號,用於離散量控制,比如通過比較器採集光敏電阻的電壓判斷白天還是夜晚等,比較器還可以用於模擬量負反饋電路當中,比如電壓調節等。

運算放大器

運放的用途很多,基本的運放電路有同相比例放大電路、反相比例放大電路、加法器、減法器、差分比例運算電路、微分電路、積分電路等,掌握這些基本的集成運放電路原理,基本上可以區分電路圖中符號一樣的電路符號屬於比較器還是運放。

▲反相比例放大電路

一般情況下,運放都會在輸出端與輸入端之間串聯一個電阻用於反饋,而一般情況下電壓比較器輸出端與輸入端之間是沒有電阻的,絕大部分電路都可以通過此區別來區分,但是也有特殊情況,這要根據具體原理具體分析了。

比如運放也可以當比較器使用,其輸出端與輸入端之間開環(不接反饋電阻),使用運放當比較器其別在於不用上拉電阻,當IN1>IN2時,輸出電壓為VCC(運放電源電壓),當IN1<IN2時,輸出電壓為0。

▲運放當比較強原理

總結:專業基礎紮實,掌握電壓比較器和運放的基本電路之後,基本上直接就能夠判別原理屬於運放還是比較器,只有少量的特殊情況需要具體分析,通過專業知識分析其原理很快就能夠判別其屬於運放還是比較器。

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