本帖最后由 forgot 于 2023-3-22 11:23 编辑
在模拟电路中，运算放大器与比较器具有相同的原理符号和对应的管脚，都是除了电源正负极之外还有1个同相输入端1个反向输入端和1个信号输出端。但是运算放大器电路的实现功能和工作原理与比较器电路的实现功能及原理是完全不一样的。运算放大电路通常用于小信号的线性放大，以便于系统对信号的更有利的采集与判断处理，如通过运放检测微弱模拟信号放大后输入单片机进行ADC采集等应用。而比较器电路可以通过对两个信号量的大小检测，实现输出端电路的高低电平翻转，可用于自动控制、电源电压监测、过零检测等设计中，比较器还可以根据需要输出一定频率和占空比的方波信号等作用。
原理符号：
运算放大器一般是闭环工作，信号输出后会反馈到输入，形成闭环控制，根据反馈到的端口又可以分为正反馈和负反馈，如常见的反相比列运算放大器电路，输出信号Vout = -RF/R1*Vin。对于运算放大电路的理解需要将运算放大器考虑工作在理想状态下之后了解“虚短”、“虚断”的两个概念。所谓的“虚短”就是理想运算放大器的电压放大很大，且一直工作在线性区域，为线性放大电路，输出电压不超过线性范围，由于理想放大器的高电压放大倍数的抑制作用，使得运算放大器的同相输入端与反相输入端的电位差非常小，，就好像短路一样。而“虚断”指的是运算放大器的输入电阻很大，流入运算放大器的同相输入端和反相输入端的电流都很小，电流可以忽略不计，相当于运算放大器输入端开路，这种特性称为虚断。实际真正的运算放大器不可能是这两种情况，只是为了便于分析所假设的状态。
如图分析，在经典的反相比例运算电路中输入信号Ui通过电阻接到反相输入端，输出信号Uo通过一个反馈电阻接到反相输入端，同相输入端通过电阻R2接地。 根据虚短得到，Un=Up = 0； 根据虚断得到，（Ui-Un）/R1 = （Un-Uo）/Rf 得到：Uo = -RF/R1*Ui 这样就可以通过选择不同的反馈电阻RF和输入电阻R1，就可以实现Uo输出信号的相对于Ui输入信号按比列线性改变。
而比较器一般都是将一个输入端接入一个固定的电平信号，也就是Uref，可由类似TL431等芯片产生，作为比较信号的基准电压，然后在通过另一个输入端接入要比较的电平信号，用来比较其与Uref之间的大小，通过该方法，可以通过检测输出端的状态获得输入端的信号变化，也可以用输出端对于后级电路进行一定的控制。 如图分析，当反相输入端Uref固定时，当同相输入端的Ui信号低于Uref时，输出端的Uout输出低电平，当同相输入端的Ui信号高于Uref时，输出端的Uout输出高电平。但是在Ui约等于Uref会出现不灵敏区或者说是不稳定区，这就需要在电路中引入迟滞电路，通过引入输出端的状态反馈，使得输入输出产生伏安特性关系，改变翻转门限电压来避免不稳定的问题，这也是比较器电路较为常见的设计方法。
最后，虽然在很多产品的设计方案中经常会拿运放芯片来做比较器电路使用，实际上两种器件的工作速度、驱动输出等特性也是有区别的，具体还是要根据自己的设计需求做出最合理的选择。
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