运放我们常用来放大微弱的电压信号,常见运放有LM358,NE5532仪表专用运放ad620等。而电压比较器则用来比较两个输入电压的大小,常见的型号有LM393双电压比较器,LM339四电压比较器。在电路中应用广泛。

 

运算放大器比较器如出一辙,简单的讲,比较器就是运放的开环应用,但比较器的设计是针对电压门限比较而用的,要求的比较门限精确,比较后的输出边沿上升或下降时间要短,输出符合 TTL/CMOS 电平 / 或 OC 等,不要求中间环节的准确度,同时驱动能力也不一样。一般情况:用运放做比较器,多数达不到满幅输出,或比较后的边沿时间过长,因此设计中少用运放做比较器为佳。

 

 

1、比较器的翻转速度快,大约在 ns 数量级,而运放翻转速度一般为 us 数量级(特殊的高速运放除外)。

 

2、运放可以接入负反馈电路,而比较器则不能使用负反馈,虽然比较器也有同相和反相两个输入端,但因为其内部没有相位补偿电路,所以,如果接入负反馈,电路不能稳定工作。内部无相位补偿电路,这也是比较器比运放速度快很多的主要原因。

 

3、运放输出级一般采用推挽电路,双极性输出。而多数比较器输出级为集电极开路结构,所以需要上拉电阻,单极性输出,容易和数字电路连接。

 

运放汇总

1、输入失调电压 VIO(InputOffsetVoltage)输入失调电压定义为集成运放输出端电压为零时,两个输入端之间所加的补偿电压。输入失调电压实际上反映了运放内部的电路对称性,对称性越好,输入失调电压越小。输入失调电压是运放的一个十分重要的指标,特别是精密运放或是用于直流放大时。

 

2、输入失调电压的温漂αVIO(InputOffsetVoltageDrift)输入失调电压的温度漂移(又叫温度系数)定义为在给定的温度范围内,输入失调电压的变化与温度变化的比值。这个参数实际是输入失调电压的补充,便于计算在给定的工作范围内,放大电路由于温度变化造成的漂移大小。一般运放的输入失调电压温漂在±10~20μV/℃之间,精密运放的输入失调电压温漂小于±1μV/℃。

 

3、输入偏置电流 IB(InputBiasCurrent)在使用运放中可能还会遇到一个输入偏置电流 IB,输入偏置电流是指第一级放大器输入晶体管的基极直流电流。这个电流保证放大器工作在线性范围,为放大器提供直流工作点。输入偏置电流定义为当运放的输出直流电压为零时,其两输入端的偏置电流平均值。输入偏置电流对进行高阻信号放大、积分电路等对输入阻抗有要求的地方有较大的影响。输入偏置电流与制造工艺有一定关系,其中双极型工艺(即上述的标准硅工艺)的输入偏置电流在±10nA~1μA 之间;采用场效应管做输入级的,输入偏置电流一般低于 1nA。对于双极性运放,该值离散性很大,但几乎不受温度影响;而对于 MOS 型运放,该值是栅极漏电流,值很小,但受温度影响较大。

 

4、输入失调电流(InputOffsetCurrent)输入失调电流 offsetcurrent,是指两个差分输入端偏置电流的误差。输入失调电流定义为当运放的输出直流电压为零时,其两输入端偏置电流的差值。输入失调电流同样反映了运放内部的电路对称性,对称性越好,输入失调电流越小。输入失调电流是运放的一个十分重要的指标,特别是精密运放或是用于直流放大时。输入失调电流大约是输入偏置电流的百分之一到十分之一。输入失调电流对于小信号精密放大或是直流放大有重要影响,特别是运放外部采用较大的电阻(例如 10k 或更大时),输入失调电流对精度的影响可能超过输入失调电压对精度的影响。输入失调电流越小,直流放大时中间零点偏移越小,越容易处理。所以对于精密运放是一个极为重要的指标。

 

5、输入阻抗(1)差模输入阻抗差模输入阻抗定义为,运放工作在线性区时,两输入端的电压变化量与对应的输入端电流变化量的比值。差模输入阻抗包括输入电阻和输入电容,在低频时仅指输入电阻。(2)共模输入阻抗共模输入阻抗定义为,运放工作在输入信号时(即运放两输入端输入同一个信号),共模输入电压的变化量与对应的输入电流变化量之比。在低频情况下,它表现为共模电阻。

 

6、电压增益(1)开环电压增益(Open-LoopGain)在不具负反馈情况下(开环路状况下),运算放大器的放大倍数称为开环增益,记作 AVOL,有的 datasheet 上写成:LargeSignalVoltageGain。AVOL 的理想值为无限大,一般约为数千倍至数万倍,其表示法有使用 dB 及 V/mV 等。(2)闭环电压增益(Closed-LoopGain)顾名思义,就是在有反馈的情况下,运算放大器的放大倍数。

 

7、输出电压摆幅(OutputVoltageSwing)当运放工作于线性区时,在指定的负载下,运放在当前电源电压供电时,运放能够输出的最大电压幅度。

 

8、输入电压范围(1)差模输入电压范围最大差模输入电压定义为,运放两输入端允许加的最大输入电压差。当运放两输入端允许加的输入电压差超过最大差模输入电压时,可能造成运放输入级损坏。(2)共模输入电压范围(CommonModeInputVoltageRange)最大共模输入电压定义为,当运放工作于线性区时,在运放的共模抑制比特性显著变坏时的共模输入电压。一般定义为当共模抑制比下降 6dB 是所对应的共模输入电压作为最大共模输入电压。最大共模输入电压限制了输入信号中的最大共模输入电压范围,在有干扰的情况下,需要在电路设计中注意这个问题。

 

9、共模抑制比(CommonModeRejectionRatio)共模抑制比定义为当运放工作于线性区时,运放差模增益与共模增益的比值。共模抑制比是一个极为重要的指标,它能够抑制共模干扰信号。由于共模抑制比很大,大多数运放的共模抑制比一般在数万倍或更多,用数值直接表示不方便比较,所以一般采用分贝方式记录和比较。一般运放的共模抑制比在 80~120dB 之间。

 

10、电源电压抑制比(SupplyVoltageRejectionRatio)电源电压抑制比定义为当运放工作于线性区时,运放输入失调电压随电源电压的变化比值。电源电压抑制比反映了电源变化对运放输出的影响。所以用作直流信号处理或是小信号处理模拟放大时,运放的电源需要作认真细致的处理。当然,共模抑制比高的运放,能够补偿一部分电源电压抑制比,另外在使用双电源供电时,正负电源的电源电压抑制比可能不相同。

 

11、静态功耗运放在给定电源电压下的静态功率,通常是无负载状态下。这里就会有个静态电流 IQ 的概念,静态电流其实就是指运放在空载工作时自身消耗的电流。这是运放消耗电流的最小值(排除休眠状态).

 

12、摆率(SlewRate)运放转换速率定义为,运放接成闭环条件下,将一个大信号(含阶跃信号)输入到运放的输入端,从运放的输出端测得运放的输出上升速率。由于在转换期间,运放的输入级处于开关状态,所以运放的反馈回路不起作用,也就是转换速率与闭环增益无关。转换速率对于大信号处理是一个很重要的指标,对于一般运放转换速率 SR<=10V/μs,高速运放的转换速率 SR>10V/μs。目前的高速运放最高转换速率 SR 达到 6000V/μs。这用于大信号处理中运放选型。

 

13、增益带宽(1)增益带宽积(GainBandwidthProduct)增益带宽积,GBP,带宽与增益的积。(2)单位增益带宽运算放大器放大倍数为 1 时的带宽。单位增益带宽和带宽增益积这两个概念有些相似,但不同。这里需要说明的是对电压反馈型运放来说,增益带宽积是一个常数,而对于电流型运放来说却不是这样的,因为对于电流型运放而言,带宽和增益不是一个线性的关系。

 

14、输出阻抗输出阻抗定义为,运放工作在线性区时,在运放的输出端加信号电压,这个电压变化量与对应的电流变化量的比值。在低频时仅指运放的输出电阻。这个参数在开环的状态下测试。

 

15、等效输入噪声电压(EquivalentInputNoiseVoltage)等效输入噪声电压定义为,屏蔽良好、无信号输入的的运放,在其输出端产生的任何交流无规则的干扰电压。这个噪声电压折算到运放输入端时,就称为运放输入噪声电压(有时也用噪声电流表示)。对于宽带噪声,普通运放的输入噪声电压有效值约 10~20μV。