電壓比較器可以當(dāng)做運(yùn)算放大器用嗎？

搞電子設(shè)計(jì)的朋友都知道，在要求不高的場(chǎng)合，可以用運(yùn)算放大器代替電壓比較器使用，但反過(guò)來(lái)能把電壓比較器當(dāng)運(yùn)算放大器用嗎？我們先來(lái)看一下仿真。筆者選擇一片常用的比較器LM393，用Multisim11.0軟件進(jìn)行仿真。在查閱LM393數(shù)據(jù)手冊(cè)時(shí)，意外發(fā)現(xiàn)ST公司官方推薦的一個(gè)電路圖，如圖1所示。這是比較器用作低頻放大器時(shí)的推薦電路，那就用它來(lái)做試驗(yàn)吧！

圖1ST公司推薦LM393作放大器的電路圖

在Multisim軟件中建立圖2所示的仿真環(huán)境，用虛擬的安捷倫信號(hào)發(fā)生器和示波器觀察仿真結(jié)果。

圖2Multisim仿真電路圖

輸入信號(hào)為峰峰值50mV、頻率10Hz的正弦波，這時(shí)輸出信號(hào)正常放大，無(wú)失真，放大倍數(shù)為1.79×1000/17.68=101.2，與理論值101相符。

保持輸入信號(hào)幅度不變，頻率增加到50Hz，此時(shí)輸出波形已經(jīng)失真，曲線(xiàn)變得尖銳和陡峭，測(cè)量失真度達(dá)6.339%。

圖3輸入信號(hào)為10Hz時(shí)的仿真結(jié)果

圖4輸入信號(hào)為50Hz時(shí)的仿真結(jié)果

保持輸入信號(hào)幅度不變，頻率繼續(xù)增加到100Hz，此時(shí)輸出波形已經(jīng)嚴(yán)重失真，幅度也減小很多，有向三角波發(fā)展的趨勢(shì)，失真度高達(dá)22.430%。

圖5輸入信號(hào)為100Hz時(shí)的仿真結(jié)果

綜上可見(jiàn)，比較器用作放大器的條件是很苛刻的，頻率要求要很低，也就沒(méi)什么實(shí)用價(jià)值了！為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？還得從比較器的內(nèi)部電路說(shuō)起。雖然比較器也有同相和反相兩個(gè)輸入端，但因?yàn)槠鋬?nèi)部沒(méi)有相位補(bǔ)償電路，如果接入負(fù)反饋，電路可能不會(huì)穩(wěn)定工作。內(nèi)部無(wú)相位補(bǔ)償電路，這也是比較器比運(yùn)放速度快很多的主要原因。另外，比較器的設(shè)計(jì)目的是針對(duì)電壓門(mén)限比較而用的，要求的門(mén)限電平精確，比較后的輸出邊沿上升或下降時(shí)間要短，輸出符合TTL/CMOS電平/OC等，不要求中間環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確度，當(dāng)然減小了閉環(huán)穩(wěn)定的范圍。換言之，看一個(gè)運(yùn)放是當(dāng)作比較器還是放大器就是看電路的負(fù)反饋深度。所以，淺閉環(huán)的比較器有可能工作在放大器狀態(tài)并不自激，但是一定要做大量的試驗(yàn)，以保證在產(chǎn)品的所有工作狀態(tài)下都穩(wěn)定，這時(shí)候你還不如直接用專(zhuān)用的比較器來(lái)得快。

圖6LM393內(nèi)部電路原理圖

最后筆者給出一個(gè)忠告：在設(shè)計(jì)中少用運(yùn)放做比較器，不用比較器做放大器。
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