【原创】比較器和運放,單電源和雙電源．

半夜灵感出的东西，甚是期待~~地板我来坐！

下面两种情况几乎最常见到．

举个栗子 [上图来至TI的Comparing the UC3842, UCC3802, and UCC3809 Primary Side PWM Controllers．

下图为431简图．]

图上这个比较器… / 这是个比较器…

[然而,实际是运放,并且确实没被当作比较器]

或者

这个运放能用单电源吗？

[奇怪的是似乎没人问比较器能否用单电源．]

当然,一般比较器有和运放有相当多的相同之处．．．

正负输入,输出端子,失调,偏置…等属性．

并且运放在正负输入造成一个差异也确实有高低电平输出的效果

但要一定把他说成比较器,这是非常….

这也无可厚非!

比方一定把漏斗说成漏盆．显然两者都能漏水!

并且你确实可以从漏斗相对小得多的孔径筛选出大件的物体．

一定要这样用漏斗是无可或非的,并且他相对漏盆可能祗是性能差了点点．

 原则上来说这绝对是没有关系的!

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无论是比较器还是运放,基本都是通过彼此互补的输入结构以及极高的差模增益[正负输入电位差与输出至参考电平的倍率关系]

来实现接近理想的放大/比较．

然 而 , 运 放 他 不 是 一 个 比 较 电 压 高 低 的 行 为 ．

 严 格 上 说 你 不 能 把 他 视 为 比 较 器 ．

这是显而易见的．

按照比较器的定义,输入+高于输入-[参考地来至其GND引脚．]

输出将是高电平,反之低电平．．．．

- 不不不,一般没有介中状态．就算两个输入完全一样也会因为内部偏差造成不确定的低或者高电平．

[介中还是有可能的,后面补充说明．]

依据此性质显然是不能用在连续化调节的系统当中的．

比方占空比调节,稳压设备

按理,占空比祗会有两种状态．没有/最大!

稳压设备的输出也祗会是关闭/最大! 

当一切理想的情况下切换的频率将趋向无限大!

[造成正反馈等情况等另说]

虽然这是一种确实可可行的控制方式,通常是基于误差大到一定程度才进行高低切换．

显然这要造成波动,但很多时候根本不重要．比方烧水壶水温控制,通过双金属片对温度变化产生的扭变接触或断开加热器．这将在切換过程中造成"砰"一声的效果,有时还很好听．

谁会在意,开水是80度还是71度．

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运放的性质是输出令,正负输入电压趋向一致．[这和开环增益有关]

而不是,尽量放大输入的电压差,获得谁高谁低的分辨．

也就是在连续化调节等情况中正负电平几乎是一样的,因为运放在连续维系这个状态．他并没有去比较一下,然後再去输出高低．

依照这性质,可以做真正的数学计算．

加减乘除,积分微分,平方,X^Y等．

加減主要配合电阻的特征,而积分等配合了RLC等无源网络．乘除平方等运算着通过半导体的伏安函数特征．

而在比较器中．．．当然他也可以做计算,但是逻辑上的计算而不是模拟量

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未完

编辑也来啦

在实际中,两者除了通过极高增益实现近似理想的情况外重要一点区别是比较器设计上专为比较性能优化,以确保高低电平切换间快速响应．

而运放是不会无故优化各种过驱动下的性能的．此时内部将过饱和,需要相对长的时间才能恢復过来．

而在许多,通常是比较好的运放中,两个输入端子是有二极管钳位的,以保护其复杂的设计结构．[现代运放的复杂程度工艺都是相当的高．]

当造成太大电压差异时二极管肯定要导通,此时将流过电流．当然,如果有限流这通常不是致命的．这将造成输入的互相牵引．视情况这可能是不允许的．

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凡事都有例外．

许多FET输入运放并不存在这样的保护二极管．

最常见的324/358运放也无此二极管．[324和358结构是一样的,祗是数量不同．]

他当然可以用于电压比较应用．

324等运放的输入范围可以到地,因为内含电平移位．这是别的很多运放不能做到的．

当然,"轨到轨"除外．然而最高输入祗能与Vcc-1.5v左右．

该特征让324等成为廉价低边电流调理的理想解决方案．

可惜的是没有一个镜像的版本使其输入范围能在Vcc至GND+1.5v．

尽管如此,当输出低于0.6v范围时电流吸入能力祗有50ua这样．这是非常微弱的．

继续降低至0.1v左右,50ua也没有了．这时候几乎没有吸入能力．

下拉电阻将能相对改善[通过下拉电阻提供吸入能力],使得输出能非常接近GND．

393,339比较器也有内含电平移位,于是输入可以到地．

同样别的一般比较器不能这样．

现代比较器[当然都是上档次的]是具备电流流出/入性质的．他并能不需要一个上拉做偏置,其实也不能,因为这会大大降低性能．

然而一般比较目的并不需要那样的性能．

事实上393等并没有什么抗饱和的设计,所以响应相对很慢．但很多时候这并不重要．

厂商的测试图如下

而358等的过驱动数据厂商并没有给出,暂时不详．

[比较一个电平就是对原本的放大性质进行过驱动的行为]

比较器一样有增益．当输入电压差很微弱时可以明显看到输出的过渡,或者停在某个电压上．[这需要非常稳定的测试条件．]

但一些比较器内部添加有微弱的回滞,使得无论如何也不能建立介中电压．因为一旦产生倾向某个电压就会因为正反馈迅速到达高/低电平．

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未完．

回帖支持。

对运放作为比较器的分析有自己的理解。理解的很深刻。嘿嘿。。。

关注

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我们先来看看实际小信号情况．

339比较器和358运放都是相当常用的．

TL082是FET运放．而LT1097是客串,和op07相当．

供电使用了正负5V．调整方波信号源和衰减电阻R2,得到正负10mV的小信号方波,先来看看小幅度的情况．

当然,你的信号源可以直接输出这么小的方波就无所谓R2了．然而如果源的本底噪声太大,从大的幅度衰减下来有利于信噪比．

TL082． 200uS/格

轨迹上,其输出．刻度90为0V线．5V/格．波形顶部轻微的变形是探头和示波器之间的补偿错误,本应是直线．那么,忽略这无关紧要的．

轨迹下,输入．刻度10为0V线． 10mV/格．

TL082看起来是有相对不错的响应,其延时也相对不算大．

LT1097．

刻度参数同之前的TL082

作为低频运放,及其内部补偿的缘故,高低电平的渡跃时间是相对缓慢的．

LM358．

可能这片失调相对较大,波形倾向下．．．低转高电平的延时是很大的．

调整了下偏移 延时还是有．

图上明显可以看出,358的输出范围能几乎到整个负电平(空载) ．

最後是339比较器．

由于不需要补偿,高低切换完全看不出渡跃．

下面来看看比较快的频率．

TL082的输出已经变成锯齿,调整信号源直流偏移,迅速在高低电平晃动．显然已经分辨不清输入信号了．

LT1097和358．

不用看了．．．．几乎直线．

LM339

输出幅度依旧完好．尽管输入信号幅度仅仅10mv,但响应仍然是相对快得多的．

输入的畸变是由于示波器通道馈同造成的．因为上下轨迹灵敏度差异太大．

谁没事比较方波,来比较点相对实用的．比方三角波．

还是正负10mv的幅度．所有时基为500uS/格．对地比较,双5V供电．

339有着相对不错的响应,而因为没有回滞,跳变过程存在一些抖动,可以从轨迹的不平滑中看得出．

黄线是辅助的．显然有个5mv略小的失调．

也就是说输入超过这电平後跳变．

看看运放的情况．

TL082．因为输入不再是方形,响应变得慢许多．

LT1097．更糟了．

358

和前两个差不多．．．只是1097失调很小,看起来没什么偏向．

可能有人觉得10mv太小．我们换成0.1V,其余不变．

因为幅度大了的缘故导致相对的输入斜率上升,于是输出的的速率也得到一定的改善．

Tl082 看起来还不错．

(注,是方形,平顶的畸变是示波器与探头间的问题)

LT1097． 一般．

358 这时候他甚至比1097轻微好点．

339．