如何區別比較器與運放的使用方法介紹

在模擬電路中，運算放大器與比較器具有相同的原理符號和對應的管腳，都是除了電源正負極之外還有1個同相輸入端1個反向輸入端和1個信號輸出端。但是運算放大器電路的實現功能和工作原理與比較器電路的實現功能及原理是完全不一樣的。運算放大電路通常用于小信號的線性放大，以便于系統對信號的更有利的采集與判斷處理，如通過運放檢測微弱模擬信號放大后輸入單片機進行ADC采集等應用。而比較器電路可以通過對兩個信號量的大小檢測，實現輸出端電路的高低電平翻轉，可用于自動控制、電源電壓監測、過零檢測等設計中，比較器還可以根據需要輸出一定頻率和占空比的方波信號等作用。

原理符號：

運算放大器一般是閉環工作，信號輸出后會反饋到輸入，形成閉環控制，根據反饋到的端口又可以分為正反饋和負反饋，如常見的反相比列運算放大器電路，輸出信號Vout = -RF/R1*Vin。對于運算放大電路的理解需要將運算放大器考慮工作在理想狀態下之后了解“虛短”、“虛斷”的兩個概念。所謂的“虛短”就是理想運算放大器的電壓放大很大，且一直工作在線性區域，為線性放大電路，輸出電壓不超過線性范圍，由于理想放大器的高電壓放大倍數的抑制作用，使得運算放大器的同相輸入端與反相輸入端的電位差非常小，，就好像短路一樣。而“虛斷”指的是運算放大器的輸入電阻很大，流入運算放大器的同相輸入端和反相輸入端的電流都很小，電流可以忽略不計，相當于運算放大器輸入端開路，這種特性稱為虛斷。實際真正的運算放大器不可能是這兩種情況，只是為了便于分析所假設的狀態。

如圖分析，在經典的反相比例運算電路中輸入信號Ui通過電阻接到反相輸入端，輸出信號Uo通過一個反饋電阻接到反相輸入端，同相輸入端通過電阻R2接地。

根據虛短得到，Un=Up = 0；

根據虛斷得到，（Ui-Un）/R1 = （Un-Uo）/Rf

得到：Uo = -RF/R1*Ui

這樣就可以通過選擇不同的反饋電阻RF和輸入電阻R1，就可以實現Uo輸出信號的相對于Ui輸入信號按比列線性改變。

而比較器一般都是將一個輸入端接入一個固定的電平信號，也就是Uref，可由類似TL431等芯片產生，作為比較信號的基準電壓，然后在通過另一個輸入端接入要比較的電平信號，用來比較其與Uref之間的大小，通過該方法，可以通過檢測輸出端的狀態獲得輸入端的信號變化，也可以用輸出端對于后級電路進行一定的控制。

如圖分析，當反相輸入端Uref固定時，當同相輸入端的Ui信號低于Uref時，輸出端的Uout輸出低電平，當同相輸入端的Ui信號高于Uref時，輸出端的Uout輸出高電平。但是在Ui約等于Uref會出現不靈敏區或者說是不穩定區，這就需要在電路中引入遲滯電路，通過引入輸出端的狀態反饋，使得輸入輸出產生伏安特性關系，改變翻轉門限電壓來避免不穩定的問題，這也是比較器電路較為常見的設計方法。

最后，雖然在很多產品的設計方案中經常會拿運放芯片來做比較器電路使用，實際上兩種器件的工作速度、驅動輸出等特性也是有區別的，具體還是要根據自己的設計需求做出最合理的選擇。

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