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【微信精选】试图将运算放大器用作比较器，不可避免的三个误区！

李晨灵

2019-8-23 07:30:00

1373 运算放大器负反馈

比较器用于开环系统，旨在从其输出端驱动逻辑电路，以及在高速条件下工作，通常比较稳定。

但是仍有很多人试图将运算放大器用作比较器。这种做法在低速和低分辨率时或许可行，但是大多数情况下结果并不理想。今天小编就给大家说说这“结果并不理想”的原因~

大多数比较器速度都很快，不过很多运算放大器速度也很快。为什么将运算放大器用作比较器时会造成低速度呢？

图1：放大器用作比较器时的放大器速度饱和效应

对这类实验的结果应持谨慎态度，通过比较器(运算放大器)的传播延迟值(用于最差条件下的设计计算)应至少为所有实验中最差值的两倍。

比较器的输出端用于驱动特定逻辑电路系列，运算放大器的输出端则用于在供电轨之间摆动。

有三种逻辑电路必须考虑，即ECL、TTL和CMOS——

图中选用了R1、R2和R3，当运算放大器输出为正值时，栅级电平为–0.8 V，当输出较低时，栅级电平为–1.6 V。ECL有时候采用正电源而不是负电源(即另外一个供电轨接地)，采用的基本接口电路相同，但是数值必须重新计算。

虽然CMOS和TTL输入结构、逻辑电平和电流差别很大(尽管有些CMOS明确规定可以采用 TTL输入电平工作)，但由于这两种逻辑电路都在逻辑0(接近0 V)和逻辑1(接近5 V)时工作，因此非常适合采用相同的接口电路。

图3：驱动TTL或CMOS逻辑电路的运算放大器比较器

3 输入考虑因素

但是很多运算放大器(尤其是偏置补偿型运算放大器，如OP-07及其很多后继产品)都内置保护电路，以防止大电压损坏输入器件。

当然，有一些比较器应用不存在大差分电压，即使存在，比较器输入阻抗相对而言也不太重要。这种情况适合将运算放大器用作比较器，其输入电路表现为非线性，但是涉及的问题必须考虑，不能忽视。

而且，没有负反馈意味着与运算放大器电路不同，输入阻抗不必乘以开环增益。因此，输入电流会随着比较器开关而变化。因此，驱动阻抗和寄生反馈对影响电路稳定性起着重要作用。负反馈往往会使放大器保持在线性区域内，正反馈则会使其饱和。

运算放大器设计的目的不是用作比较器，因此，不太建议这种做法。尽管如此，在某些应用中，将运算放大器用作比较器却是正确的设计决策，关键是要慎重考虑后再做出决策，并确保所选运算放大器能达到预期的性能。因此，必须仔细阅读数据手册，认真考虑非理想运算放大器性能的影响，并计算出运算放大器参数对应用的影响。由于运算放大器以非标准方式使用，可能还必须进行某些实验——实验所用的放大器不一定具有典型性，因此，解读实验结果时不宜过于乐观。

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