為什么不要將運(yùn)算放大器用作比較器？

為什么不要將運(yùn)算放大器用作比較器？

運(yùn)算放大器（Op-Amp）和比較器（Comparator）是電子電路中常見(jiàn)的兩種集成電路。雖然它們的原理和結(jié)構(gòu)十分相似，但是卻有著不同的應(yīng)用場(chǎng)合。由于運(yùn)算放大器的穩(wěn)定、精確性較高，很多初學(xué)者會(huì)嘗試將其用作比較器，然而，實(shí)際應(yīng)用中使用運(yùn)算放大器作為比較器是不可取的，下面將詳細(xì)介紹原因。

1.功能需求不同

首先要明確的是，在電路中我們使用運(yùn)算放大器和比較器的目的不同。運(yùn)算放大器的主要任務(wù)是放大信號(hào)，通常用于進(jìn)行模擬信號(hào)處理。而比較器的主要任務(wù)是比較兩個(gè)電壓信號(hào)的大小關(guān)系，輸出一個(gè)數(shù)字信號(hào)，通常用于數(shù)字電路中。

2.輸入輸出參數(shù)不同

運(yùn)算放大器和比較器的輸入和輸出參數(shù)也是不同的。運(yùn)算放大器具有兩個(gè)輸入管腳和一個(gè)輸出管腳。而比較器則只有一個(gè)輸出管腳，沒(méi)有反饋管腳，只有一個(gè)比較管腳。

在運(yùn)算放大器中，一般輸入信號(hào)是微小的電壓，輸出信號(hào)是放大的電壓，經(jīng)常需要在運(yùn)算放大器內(nèi)設(shè)置反饋電路進(jìn)行增益控制。在比較器中，一個(gè)輸入信號(hào)（稱(chēng)為比較器正輸入Pin）與參考電壓進(jìn)行比較，而另外一個(gè)信號(hào)（稱(chēng)為比較器負(fù)輸入Pin）則可以略微有所偏轉(zhuǎn)。當(dāng)比較器正輸入電壓大于參考電壓，輸出信號(hào)為高電平（即1），反之為低電平（即0），這就是比較器的輸出信號(hào)。

3.速度及穩(wěn)定性

另一個(gè)重要的區(qū)別是運(yùn)算放大器比較器輸出的電平穩(wěn)定性和較低功耗。在實(shí)際的電路應(yīng)用中，比較器輸出時(shí)只會(huì)有兩種輸出狀態(tài)（高電平或低電平），而運(yùn)算放大器則需要對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大和有限的輸出發(fā)揮電子元件的極限性能。因此，如果將運(yùn)算放大器用作比較器，可能會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定性、噪聲、干擾等問(wèn)題，這些都是額外的錯(cuò)誤因素，影響電路的性能和準(zhǔn)確性。

此外，比較器輸出速度明顯較快，而運(yùn)算放大器耗電明顯較高。如果將運(yùn)算放大器用作比較器，因?yàn)殡娐方Y(jié)構(gòu)不同，運(yùn)算放大器無(wú)法快速地輸出信號(hào)。這樣，快速的系統(tǒng)響應(yīng)將受到影響，并且電路耗電量增加，這對(duì)于低功耗應(yīng)用顯然是不利的。

4.電源供電電壓范圍不同

運(yùn)算放大器和比較器的電源電壓供應(yīng)方面也有所不同。大多數(shù)運(yùn)算放大器需要正負(fù)雙電源供電（一般稱(chēng)為雙源電源或雙工源電源），而大多數(shù)比較器則只需要單電源供電。在使用運(yùn)算放大器時(shí)必須注意這一點(diǎn)，因?yàn)殄e(cuò)誤的電源電壓也可能導(dǎo)致其不正常工作。

5.布局結(jié)構(gòu)不同

在實(shí)際的電路設(shè)計(jì)中，運(yùn)算放大器和比較器的布局結(jié)構(gòu)也不相同。運(yùn)算放大器的正負(fù)輸入端和輸出端都需要進(jìn)行精密布局，并且需要使用反饋網(wǎng)絡(luò)（因?yàn)樗且环N放大器），以便維持其穩(wěn)定性。反而，比較器只有一個(gè)比較器輸入Pin和一個(gè)參考電位Pin，并且其輸出通常是數(shù)值信號(hào)或數(shù)字計(jì)數(shù)器。布局的最主要目的是消除電磁干擾和電子元器件的雜波。

總結(jié)

綜上所述，運(yùn)算放大器和比較器雖然看上去很相似，但是它們的應(yīng)用場(chǎng)景、功能需求、輸入輸出參數(shù)、速度、耗電量、電源電壓、以及布局結(jié)構(gòu)等方面都不相同。因此，將運(yùn)算放大器用作比較器會(huì)導(dǎo)致電路的精度、穩(wěn)定性、速度等方面無(wú)法達(dá)到理想狀態(tài)，而與其設(shè)計(jì)復(fù)雜的反饋電路，目的為了在沒(méi)有需要進(jìn)行模擬信號(hào)放大的情況下，使用功能專(zhuān)業(yè)的比較器是最好的方法。