很多時(shí)候,為使用方便。會(huì)把運(yùn)放放大器直接當(dāng)成比較器使用。但是兩者是有區(qū)別的,尤其是運(yùn)算放大器在穩(wěn)定工作的時(shí)候,是需要進(jìn)行的相位補(bǔ)償,比如下圖運(yùn)放OP內(nèi)部的C2,就是米勒電容,保證運(yùn)放的穩(wěn)定工作。此時(shí)將運(yùn)放用作比較器,其速度就會(huì)比較低。
但是比較器LM2903的內(nèi)部框圖,顯示是不需要進(jìn)行頻率補(bǔ)償?shù)拿桌针娙?,而且一般輸出是集電極開路,在應(yīng)用的時(shí)候需要外部上拉。
所以專門的比較器是翻轉(zhuǎn)速度就比較快,在對(duì)速度要求不高的場(chǎng)合,一般的運(yùn)放也是可以滿足要求的。
開關(guān)速度倒不是制約運(yùn)放當(dāng)作比較器使用的主要原因,通過對(duì)OP07和LM2903的內(nèi)部框圖,可以發(fā)現(xiàn),運(yùn)放和比較器在輸入端口的保護(hù)是有區(qū)別的。運(yùn)放在同相端和反向端增加了二極管鉗位保護(hù)
一般都使用背靠背二極管或者使用兩個(gè)以上更多的串聯(lián)二極管,這些二極管可以保護(hù)輸入晶體管免受基級(jí)結(jié)點(diǎn)反向擊穿的損害。再者運(yùn)放大部分是工作在負(fù)反饋的模式,同相和反相是“虛短”,因此同相和反相端的壓差是0V,就根本無(wú)法開啟這些保護(hù)二極管。
但是將運(yùn)放當(dāng)成比較器使用,運(yùn)放就是開環(huán)使用,同相和反相就不再是“虛短”,此時(shí)保護(hù)二極管的存在便成了問題,在同相電壓大于反相電壓0.7V以上,差動(dòng)電壓范圍就受限,此時(shí)電路就不能正常工作。
所以在將運(yùn)放當(dāng)作比較器的使用,盡量查看運(yùn)放的內(nèi)部框圖。大多數(shù)低壓CMOS運(yùn)算放大器是不使用鉗位二極管,高壓的CMOS放大器,就很可能有鉗位。
即使是專門的比較器,也需要關(guān)注電源上電瞬間,比較器的同相和反相端都是從0變化為1的過程,當(dāng)同相和反相端都是0電平的時(shí)候,輸出就可能出現(xiàn)短時(shí)間的毛刺電壓。
下圖使用LM2903做一個(gè)比較器的仿真,在同相反相端同時(shí)上電的時(shí)候,輸出有幾十ns的高電平時(shí)間,如果后級(jí)電路敏感,該毛刺電壓很可能造成誤觸發(fā)的。
隨后進(jìn)一步仿真,提前將比較器同相和反相端的電位固定住,避免同相和反相端電壓形同的情況出現(xiàn),然后再將比較器的電源電壓給出。
仿真結(jié)果表明,在比較器電源電壓上電的瞬間,輸出端依然出現(xiàn)毛刺電壓。和同相端反相端電平是否相等沒有關(guān)系。
當(dāng)然這僅僅是仿真模型給出的結(jié)果,實(shí)際電路是否會(huì)存在,還需要實(shí)測(cè)的。使用3peak的一顆運(yùn)放做了實(shí)際測(cè)試,輸出電壓給運(yùn)放芯片供電的瞬間,輸出并沒有出現(xiàn)毛刺電壓。
這有可能是直流電源的輸出電壓的斜率很緩慢造成的。
盡管仿真模型和實(shí)測(cè)結(jié)果有區(qū)別,但在使用比較器電路的時(shí)候,依然可以在輸出增加一些濾波電路,消除潛在的毛刺電壓。避免后級(jí)電壓誤觸發(fā)的故障發(fā)生的。