模拟电子技术中运算放大器和比较器有什么区别?

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朋友们好,我是电子及工控技术,我来回答这个问题。运算放大器我们也叫它集成运放,如果把它上边的标识打磨掉的话很难区分它是集成运放芯片还是其它功能的集成芯片,在有的电子电路板中厂家为了保护自己家的技术被别人山寨,有的集成放大器芯片或者比较器芯片都被打磨掉了,为我们维修带来一定的影响。因为从外观看两者长发非常相似,以至于有很多初学者会经常混淆两者究竟是运算放大器还是比较器,现在我花点闲暇时间给朋友们分享一下我对这两者的区别。

运算放大器和比较器共同之处

在说到它们的区别之前先看看它们的共同之处,从制造上来说运算放大器和比较器都是将三极管、电阻以及导线集成在一种半导体的基片上的,从外表看都是一个完整、独立的集成芯片,外观都一样;从内部看都是一个比较复杂的大规模集成电路。

运算放大器和比较器不同之处

既然题目问到了它们俩的不同之处,下面我将多花些时间与朋友们分享一下它们的不同之处。我认为第一点它们的不同之处是所处的工作阶段不一样,运算放大器都是工作在线性应用阶段,也就是说在这个阶段它的输入电压与放大了的输出电压有一个成比例的关系,正是因为这个关系才使它具有放大的功能。比较器是工作在非线性阶段,也就是说在这个阶段它的输入与输出不再成比例输出了,这时也就没有放大作用了,在这个阶段它的输出只有两个状态,那就是“高电平”和“低电平”状态,如果用数字表示的话就是“1”和“0”的概念。在一般的通用放大器中都会都这两个阶段,而在比较器中只有非线性这一个阶段,我们也可以这样说,放大器在一定条件下可以作为比较器使用,但比较器不能够当作放大器来用。

第二的不同点是运算放大器在工作中都加入了负反馈这一电路环节,有的还具有深度负反馈,鉴于这种电路结构可以制成模拟的加法电路、减法电路等。而比较器是没有这些反馈环节的,也不能加入这些环节,否则会造成电路的不稳定,因此按照控制来说它应该是一个“开环”的电路,比如单门限电压比较器电路和双门限电压比较器电路。

第三点是从他俩的工作速度上讲运算放大器的工作速度要比比较器慢一个数量级,比如比较器的翻转速度大约在纳秒( ns) 数量级,而运放翻转速度一般为微秒(us) 数量级。我们用过比较器LM393和运算放大器LM358的都知道,LM393的反转的工作速度要比运算放大器LM358的反应速度快许多。

第四点是内部电路结构不同,对于运算放大器它的最后的输出级是推挽电路模式而且是双极性输出,可以驱动较强的负载。而比较器最后的输出级是漏极开路结构模式,所以需要上拉电阻它与数字电路可以很好的匹配。

常用的运算放大器与比较器

我在平时用到的运算放大器除了刚才提到的LM358外另外还有四运放LM324和单运放μA741等;对于比较器来说常用的有四电压比较器LM339和双电压比较器LM393等都比较常用。

以上就是我对这个问题的解答。欢迎朋友们参与讨论,敬请关注电子及工控技术,感谢点赞。


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在模拟电子技术中运算放大器既可以作为线性放大器用来放大交直流信号,亦可以作为比较器用来检测输入信号的大小,而比较器一般只能用于非线性电路中作为比较器使用。下面我们以常用的LM358运算放大器和LM393电压比较器为例,来详细介绍一下它们之间有何区别?▲ LM358运算放大器。

LM358运算放大器是一款常用的低功耗双运算放大器(内部含有两个相同的运算放大器),工作电压范围为±1.5~±15V或单电源3~30V,增益带宽积GBW为1MHz,开环电压增益为100dB。该运算放大器的内部电路如下图所示。▲ LM358运算放大器内部电路图。

从上图可见,LM358的输入级为差分放大器,输出级为互补三极管构成的互补输出级(与OTL功放的输出级相似)。该运算放大器的这种结构使其既可以作为线性放大器用来放大各种信号,亦可以工作于非线性状态用来作为比较器、振荡器及各种波形发生器。

▲ LM393电压比较器。

LM393是一款常用的低功耗双电压比较器,内部有两个相同的电压比较器。其工作电压范围为±1~±18V或单电源2~36V,静态工作电流为0.8mA。LM393的内部电路图如下图所示。▲ LM393内部电路图。

从上图可见,LM393的输入级亦为差分结构,但其中间放大级及输出级却比上述的LM358运算放大器简单很多。其输出级就是一个集电极开路输出的NPN型三极管。LM393的这种输出结构导致其只能作为比较器用来检测信号电平的大小,不能用来作为放大器放大信号,但是这种集电极开路输出的结构用于和TTL或CMOS数字IC接口非常方便,这一点是运算放大器构成的比较器所不及的。由于各种比较器一般都采用和LM393类似的输出级结构,故比较器在使用时一般都要在输出端与电源正端之间接一个上拉电阻。这就是运算放大器和电压比较器的基本的区别。


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运算放大器和比较器到底有什么区别呢?

先来看看运算放大器和比较器的内部结构示意图,从图中也可以看出,比较器采用双晶体管推挽输出,而比较器一般是单晶体管OC输出(集电极开路)。

学过模电的都知道,运放的基本电路有:同相放大、反比例放大、差分、加法电路、减法电路、微分电路、积分电路等,而比较器就一种用途,用于比较输入端的电压大小。

下面先看看比较器和运放的基本用法:

比较器

比较器属于开环电路,它的用途简单,作用是比较输出端U1和U2的电压大小,当正输入端电压较大时(U2>U1),输出高电平(注意:比较器属于OC输出,输出端需加上拉电阻,上拉几伏则输出几伏,否则输出为开路);当负输入端电压较大时(U1>U2),输出低电平(GND)。

▲比较器原理

运算放大器

运放(运算放大器的简称),可用于线性放大电路中,也可以用于非线性电路中(当比较器用),运放在电路中的用途是非常广泛的,最基本的用法有同相放大、反比例放大、差分、加法电路、减法电路、积分、微分电路。这就不一一细说了,基本电路大家可以看模电。

下面举一个例子:电流采样电路,该电路是将经过采样电阻的微弱电压经过差分放大接入ADC模数转换接口,电流经过采样电阻时,采样电阻两端形成电压,由于电压较小,直接接入ADC接口误差较大,所以经过运放放大(此处用的是差分放大)。

▲电流采样电路

总结,熟悉它们的用法才知道其中的区别,在频率要求不高的情况下,运放也可以当比较器使用,但须注意几点:1)比较器的翻转速度比运放快,比较器在ns级别,运放一般在μs级别,对速率要求较高时不可用运放代替比较器;2)若对输出高低电平要求较高时,选择轨到轨的运放,若不是轨到轨的运放,输出电压有压降,达不到VCC或0。3)使用运放当比较器,输出高电平时,为运放供电电源电压VCC(或接近VCC)。

以上是本人观点,希望本人回答对大家有所帮助,想了解更多知识,请关注本头条号,谢谢支持!


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运算放大器和比较器都是电子电路中常用的元器件,两者具有很多类型的地方,但是完全不一样。运算放大器可以用在线性电路中起到放大作用,也可以用在非线性电路中当作比较器使用;而比较器却只用在非线性电路中起到比较器的作用。

如下图所示,是用运放LM324所搭建的反相比例运放电路,通过虚短和虚断得出输出和输入之间的关系为:Vout=-R235/R236 * Vin。

该运放电路不能通过比较器来实现。

如下图所示,是用比较器所实现的比较器电路。比较器用来比较两个输入信号的大小。

当正相端的输入电压大于反相端的输入电压时,输出信号为高电平;当反相端的输入电压大于正相端的输入电压时,输出信号为低电平。必须要注意的是,图中输出端加了一个上拉电阻,因为比较器的输出部分是开集电极输出的,在使用时需要接上拉电阻。

通过以上描述可以知道,运放可以用作线性放大,也可以用作比较器;但是比较器不能用作线性放大,只能起到输入端的比较作用。

以上就是这个问题的回答,感谢留言、评论、转发。更多精彩内容请关注本头条号:玩转嵌入式。感谢大家。


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一个高增益高精度的放大器,一个高灵敏度的电压比较器。运放也可以做电压比较器,反过来就不行。只不过人家做的更专业


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