电子基础(2):运算放大器是否可以用作比较器?
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。
其它运算放大器则内置更复杂的输入电路,在施加的差分电压小于几十毫伏时只具有高阻抗,或者在差分电压大于几十伏时可能会损坏。因此,将运算放大器用作比较器时,如果施加大差分电压,必须仔细研究数据手册,才能确定输入电路的工作方式。(采用集成电路时,务必研究数据手册,确保其非理想特性(每个集成电路都存在一些非理想特性)兼容推荐的应用——本文中这点尤为重要。)图5所示为内置防止大差分电压输入二极管的运算放大器。
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。
对BIFET运算放大器而言,如果其输入接近其中一个电源(通常为负电源),几乎都会表现异常。其反相和同相输入可以互换。如果运算放大器用作比较器时发生这种情况,涉及的系统相位将会反转,造成极大不便。要解决这一问题,还是必须仔细阅读数据手册,确定合适的共模范围。
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。
总结
运算放大器设计的目的不是用作比较器,因此,在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。
- 建立比较器的外部滞回电压(11-28)
- 比较器的合理选择(06-09)
- 采用新型放大器实现高性能的电流检测(05-10)
- 适用于SAR ADC的CMOS比较器的设计(01-02)
- 利用低功耗比较器自动检测音频附件(05-11)
- 高性能CMOS集成电压比较器设计(10-07)