优秀模拟工程师必备(二):放大器与比较器

数千兆位的高速范围时，上述方案便会成为首眩LMH7220和 LMH7322便是可用作为高速/超高速电平比较变换的高速比较器件。

图2表示出一个LMH7322双高速比较器，并且以ECL变换到RSPECL的转换器方式实现。ECL高速逻辑已经沿用了很多年，尤其是供军事或测量用以及工业用的高档设置，而且它们属于负电压电平参考信号(-5.2V接地)，难以连接到其它分离电源或单电源系统。幸而，LMH7322不单可有效解决上述的问题，与此同时比较起一般的逻辑电平移位器，它可提供给设计人员更大的自由度。该比较器在输入和输出电路上拥有不同的电源引脚，而其电源可以是由2.7V至12V的单一电源，又或是由±6V至±1.35V的分离电源。器件在输入时的共模范围可超出最低的电源电平200mV，从而令能在如此低的输入信号电平下感测到细微的信号。在高边上，共模范围受到1.5V的VCCI的限制，但需配合2.7V的VCCI和VCCO，还是有可能在输出上提供PECL逻辑电平。

图2 ECL 到 RSPECL 的电平变换

假如典型的上升和下降时间为160ps，而典型的传播延迟则为700ps，那便可促使该比较器为高速至每秒数千兆位的信号进行缓冲和电平平移，从而使电路适合应用在高速数据、时移、缓冲，或是来自电缆或背板的信号恢复。一个可调节的滞后可通过HYST引脚来施行，这做法对于失真信号或DC耦合线路或移动缓慢的信号来说最为受用，因为这可避免出现不必要的开关和触发。图2中的应用电路表示出输入VCCI信号是处于系统接地电平，而VCCO电平和VEE电平则分别处于+5V和-5.2V(这便是ECL驱动器负电源电平)。此外，输出电压将可符合RSPECL的规格。同一个器件可以用来介接到其他的逻辑电平，只需稍为调节VCCI和VCCO及VEE电压电平便可。加入例如是50W的适当线路端接是有可能的，图3所示为一基本端接例子。

图3中的差分输出以一个跟随着电源电流的发射极来实现，并且确保两个输出引脚之间的摆幅差别有400mV。假如这里采用有源端接，那电压便会低于VCCO电平2V，否则每当端接到芯片的最负电源时，便需计算出正确的负载电阻。

图3 LMH7322的输出线路端接例子

此外，上升/下降时间或带有消散的传播延迟等参数均需要慎重考虑，而且它们不是全部都被规定。消散可以因共模、过驱和压摆率的变化而引致，从而影响传播延迟、工作周期和抖动。以LMH7322为例，过驱消散或比较20mV至1V过驱的变化为75ps，在这情况下会大概增加本身的传播延迟约10%。

一个 “新类别”—精度比较器

一般比较器都有约10mV或更大的输入失调电压。精度型比较器的优点很明显，因为它可比较微弱信号。迄今为止，仍有人采用运算放大器作为比较器，就是因为一般的比较器不具有足够的精度。在电池电量监测应用中，当充电/放电的电压梯度相对平坦时，便可采用这些参数。其他特色功能包括低功耗、高精度，及可调整的检测阈值。

图4 具备”低电荷”状态显示的电池监视器

图4是采用LMP7300的电池电压监视器，该器件具有集成式高精度电压参考的微功率比较器。该电路的电池泄漏电流极小，典型为10mA的典型静态电流，并且拥有2.5V至12V的宽阔电压范围，它可在高边(电源线路)感应电流和具备有一个2.048V 55ppm的电压参考和通过两根引脚完成的可调节滞后。开漏输出能够驱动一个LED或触发一个微控制器的输入逻辑引脚。在图4中，R1和R2会为达到低的静态电流而设置成高阻抗。假如要触发一个低电池条件，那下列的公式1和2便可用来决定R1的数值：

(1)

那么，如果

(2)

若R2已知(例如是1MW)，Vref 为2.048V，Vbatt应该是2.7V

(3)

190W和5mF的RC组合对于缓冲参考是很重要，因为这组合具有大约1mA的负载驱动能力和它可改善线路的调节能力。

图5 非对称滞后的典型配置

图5表示出可用来提供非对称滞后的内部参考和四个外部电阻器。电路中的跳变点可用下式4和5计算出来，至于滞后输入电压和电流范围以及参考负载电流数值则可从数据表中找到，但这些数值可能会限制了真正的电阻值范围和比率。

放大器和比较器的区别

1.放大器与比较器的主要区别是闭环特性

放大器大都工作在闭环状态，所以要求闭环后不能自激。而比较器大都工作在开环状态更追求速度。对于频率比较低的情况放大器完全可以代替比较器(要主意输出电平)，反过来比较器大部分情况不能当作放大器使用。

因为比较器为了提高速度进行优化，这种优化却减小了闭环稳定的范围。而运放专为闭环稳定范围进行优化，故降低了速度。所以相同价位档次的比较器和放大器最好是各司其责。如同放大器可以用作