比较器 谈谈运放与比较器的本质区别

概述:运算放大器和比较器在外观或绘图符号上有相似之处，那么两者有什么区别，在实际应用中如何区分？今天我就图文并茂的分析一下，给大家打好基础，让工程师上一段楼梯。

让我们来看看它们的内部差异:

从内部图可以看出，运算放大器和比较器的区别在于输出电路。运算放大器使用双晶体管推挽输出，而比较器仅使用一个晶体管，其集电极连接到输出端，发射极接地。

比较器从正电源端到输出端需要一个外部上拉电阻，相当于晶体管的集电极电阻。

运算放大器可用于线性放大电路(负反馈)和非线性信号电压比较(开环或正反馈)。

电压比较器只能用于信号电压比较，不能用于线性放大器电路(比较器没有频率补偿)。

二者均可用于信号电压比较，但比较器设计为高速开关，比运算放大器具有更快的转换速率和更短的延迟。

运算放大器

作为线性放大电路，这里就不多说了(以后有必要单独讨论放大器)，这在主板的电路图中很常见，一般用在稳压电路中。负反馈电路相当于与晶体管配合使用的三端稳压器，但使用起来更灵活。如下图:

在许多情况下，需要知道两个信号中哪个更大，或者当一个信号超过预设电压时(用于电压比较)。用运算放大器搭建一个简单的电路来实现这个功能是很容易的。当+电压大于-电压时，输出高电平。当+电压低于-电压时，输出低电平。如下图:

经过电路分析，2.5v除以电阻得到1V，输入V端。当母线电压正常产生1.2v时，输入V+。此时V+的电压高于V-电压，高电平输出到CPU电源管理芯片的EN开引脚。如果总线电压没有输出或异常低于1v，则V+电压低于V-电压，并输出低电平。

电压比较仪

当比较器的非反相端电压(V+)低于反相端电压(V-)时，输出晶体管导通，输出端以低电平接地。当非反相端电压高于反相端电压时，输出晶体管截止，电源通过上拉电阻输出高电平。如下图:

分析电路后，上比较器U8A在输出VCC5V时被分压电阻分压，然后输入到电压大于5VSB分压后输入到反相端(V-)的同相端(V+)，内部晶体管关断，通过上拉电阻输出电源12v(同时下比较器U8B的同相端电压也大于反相端， 并且内部晶体管也截止)，并且N沟道场管Q37导通。同时，P沟道场管Q293截止。 相反，当反相端电压大于非反相端电压时，内部晶体管导通，上拉电源12V下拉到低电平，n沟道场效应管Q37关断，同时p沟道场效应管Q293导通，输出5VSB。这是5VDUAL产生电路。

在实际应用中，比较器需要上拉电源，而运算放大器通常不需要。

运算放大器和电压比较器的本质区别

(1)放大器和比较器的主要区别是闭环特性！

大多数放大器工作在闭环状态，所以要求闭环后不能自激。比较器大多工作在开环状态，更多的是追求速度。当频率相对较低时，放大器可以完全代替比较器(输出电平要考虑)，反之，比较器在大多数情况下不能作为放大器使用。

因为比较器经过优化以提高速度，所以这种优化缩小了闭环稳定性的范围。然而，运算放大器针对闭环稳定范围进行了优化，这降低了速度。所以同价位的比较器和放大器要各负其责。就像放大器可以用作比较器一样，不能排除比较器也可以用作放大器。但是你为了让它闭环稳定而付出的代价可能不止是加个放大器！

换句话说，运算放大器是用作比较器还是放大器，取决于电路的负反馈深度。因此，具有浅闭环的比较器可以在没有自激的放大器状态下工作。但是要保证产品在所有工况下都是稳定的，必须做大量的测试！这时候你要仔细计算成本/风险。

(2)放大器和比较器完全一样。简单来说，比较器是运算放大器的开环应用，但比较器是为电压阈值比较而设计的，要求比较阈值准确，比较后输出边沿上升或下降时间短，输出符合TTL/CMOS电平/OC等。，不需要中间环节的精度和不同的驱动能力。一般情况:用运算放大器做比较器，大多达不到满量程输出，或者比较后的边沿时间过长，所以设计时最好少用运算放大器做比较器。

运算放大器和比较器的区别

虽然比较器和运算放大器的符号在电路图中是相同的，但这两个器件有很大的区别，一般不可互换。区别如下:

1.比较器的翻转速度约为ns量级，而运算放大器的翻转速度一般为us量级(专用高速运算放大器除外)。

2.运算放大器可以连接到负反馈电路，而比较器不能使用负反馈。虽然比较器也有两个输入端，但是里面没有相位补偿电路，所以如果连接了负反馈，电路就不能稳定工作。内部没有相位补偿电路，这是比较器比运算放大器快很多的主要原因。

3.运算放大器的输出级一般采用推挽电路和双极输出。然而，大多数比较器输出级是集电极开路结构，因此它们需要上拉电阻和单极性输出，易于与数字电路连接。

(3)比较器(LM339和LM393)的输出为集电极开路(OC)结构，需要上拉电阻向外输出电流。而运算放大器的输出级是推挽结构，具有对称的拉吸电流能力。此外，为了加快响应速度，比较器几乎没有中间级，也没有内部频率补偿。运算放大器增加补偿电路，满足线性运算的需要。所以比较器(LM339和LM393)不适合协同运算放大器。

运算放大器主要用于开关电源的反馈电路、过流保护的采样放大等。