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@21小跑堂
很多时候,为使用方便。会把运放放大器直接当成比较器使用。但是两者是有区别的,尤其是运算放大器在稳定工作的时候,是需要进行的相位补偿,比如下图运放OP内部的C2,就是米勒电容,保证运放的稳定工作。此时将运放用作比较器,其速度就会比较低。
但是比较器LM2903的内部框图,显示是不需要进行频率补偿的米勒电容,而且一般输出是集电极开路,在应用的时候需要外部上拉。
所以专门的比较器是翻转速度就比较快,在对速度要求不高的场合,一般的运放也是可以满足要求的。
开关速度倒不是制约运放当作比较器使用的主要原因,通过对OP07和LM2903的内部框图,可以发现,运放和比较器在输入端口的保护是有区别的。运放在同相端和反向端增加了二极管钳位保护
一般都使用背靠背二极管或者使用两个以上更多的串联二极管,这些二极管可以保护输入晶体管免受基级结点反向击穿的损害。再者运放大部分是工作在负反馈的模式,同相和反相是“虚短”,因此同相和反相端的压差是0V,就根本无法开启这些保护二极管。
但是将运放当成比较器使用,运放就是开环使用,同相和反相就不再是“虚短”,此时保护二极管的存在便成了问题,在同相电压大于反相电压0.7V以上,差动电压范围就受限,此时电路就不能正常工作。
所以在将运放当作比较器的使用,尽量查看运放的内部框图。大多数低压CMOS运算放大器是不使用钳位二极管,高压的CMOS放大器,就很可能有钳位。
即使是专门的比较器,也需要关注电源上电瞬间,比较器的同相和反相端都是从0变化为1的过程,当同相和反相端都是0电平的时候,输出就可能出现短时间的毛刺电压。
下图使用LM2903做一个比较器的仿真,在同相反相端同时上电的时候,输出有几十ns的高电平时间,如果后级电路敏感,该毛刺电压很可能造成误触发的。
随后进一步仿真,提前将比较器同相和反相端的电位固定住,避免同相和反相端电压形同的情况出现,然后再将比较器的电源电压给出。
仿真结果表明,在比较器电源电压上电的瞬间,输出端依然出现毛刺电压。和同相端反相端电平是否相等没有关系。
当然这仅仅是仿真模型给出的结果,实际电路是否会存在,还需要实测的。使用3peak的一颗运放做了实际测试,输出电压给运放芯片供电的瞬间,输出并没有出现毛刺电压。
这有可能是直流电源的输出电压的斜率很缓慢造成的。
尽管仿真模型和实测结果有区别,但在使用比较器电路的时候,依然可以在输出增加一些滤波电路,消除潜在的毛刺电压。避免后级电压误触发的故障发生的。
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