對兩個或多個數據項進行比較,以確定它們是否相等,或確定它們之間的大小關系及排列順序稱為比較。 能夠實現這種比較功能的電路或裝置稱為比較器。 比較器是將一個模擬電壓信號與一個基準電壓相比較的電路。比較器的兩路輸入為模擬信號,輸出則為二進制信號0或1,當輸入電壓的差值增大或減小且正負符號不變時,其輸出保持恒定。
運放是運算放大器的簡稱。在實際電路中,通常結合反饋網絡共同組成某種功能模塊。由于早期應用于模擬計算機中,用以實現數學運算,故得名“運算放大器”,此名稱一直延續至今。運放是一個從功能的角度命名的電路單元,可以由分立的器件實現,也可以實現在半導體芯片當中。隨著半導體技術的發展,如今絕大部分的運放是以單片的形式存在?,F今運放的種類繁多,廣泛應用于幾乎所有的行業當中。
比較器典型應用電路
1、散熱風扇自動控制電路
一些大功率器件或模塊在工作時會產生較多熱量使溫度升高,一般采用散熱片并用風扇來冷卻以保證正常工作。這里介紹一種極簡單的溫度控制電路,如圖7所示。負溫度系數(NTC)熱敏電阻RT粘貼在散熱片上檢測功率器件的溫度(散熱片上的溫度要比器件的溫度略低一些),當5V電壓加在RT及R1電阻上時,在A點有一個電壓VA。當散熱片上的溫度上升時,則熱敏電阻RT的阻值下降,使VA上升。RT的溫度特性如圖8所示。它的電阻與溫度變化曲線雖然線性度并不好,但是它是單值函數(即溫度一定時,其阻值也是一定的單值)。如果我們設定在80℃時應接通散熱風扇,這80℃即設定的閾值溫度TTH,在特性曲線上可找到在80℃時對應的RT的阻值。R1的阻值是不變的(它安裝在電路板上,在環境溫度變化不大時可認為R1值不變),則可以計算出在80℃時的VA值。
R2與RP組成分壓器,當5V電源電壓是穩定電壓時(電壓穩定性較好),調節RP可以改變VB的電壓(電位器中心頭的電壓值)。VB值為比較器設定的閾值電壓,稱為VTH。
設計時希望散熱片上的溫度一旦超過80℃時接通散熱風扇實現散熱,則VTH的值應等于80℃時的K值。一旦VA》VTH,則比較器輸出低電平,繼電器K吸合,散熱風扇(直流電機)得電工作,使大功率器件降溫。VA、VTH電壓變化及比較器輸出電壓Vout的特性如圖9所示。這里要說清楚的是在VA開始大于VTH時,風扇工作,但散熱體有較大的熱量,要經過一定時問才能把溫度降到80℃以下。
從圖7可看出,要改變閾值溫度TTH十分方便,只要相應地改變VTH值即可。VTH值增大,TTH增大;反之亦然,調整十分方便。只要RT確定,RT的溫度特性確定,則R1、R2、RP可方便求出(設流過RT、R1及R2、RP的電流各為0.1~0.5mA)。
2.窗口比較器
窗口比較器常用兩個比較器組成(雙比較器),它有兩個閾值電壓VTHH(高閾值電壓)及VTHL(低閾值電壓),與VTHH及VTHL比較的電壓VA輸入兩個比較器。若VTHL≤VA≤VTHH,Vout輸出高電平;若VA《VTHL,VA》VTHH,則Vout輸出低電平,如圖10所示。圖10是一個冰箱報警器電路。冰箱正常工作溫度設為0~5℃,(0℃到5℃是一個“窗口”),在此溫度范圍時比較器輸出高電平(表示溫度正常);若冰箱溫度低于0V或高于5℃,則比較器輸出低電平,此低電平信號電壓輸入微控制器(μC)作報警信號。
溫度傳感器采用NTC熱敏電阻RT,已知RT在0℃時阻值為333.1kΩ;5℃時阻值為258.3kΩ,則按1.5V工作電壓及流過R1、RT的電流約1.5 uA,可求出R1的值。R1的值確定后,可計算出0℃時的VA值為0.5V(按圖10中R1=665kΩ時),5℃時的VA值為0.42V,則VTHL=0.42V,VTHH=0.5V。若設R2=665kΩ,則按圖11,可求出流過R2、R3、R4電阻的電流I=(1.5V-0.5V)/665kΩ=0.0015mA,按R4×I/=0.42V,可求出R4=280kΩ再按0.5V=(R3+R4)0.0015mA, 則可求出R3=53.3kΩ。
比較器與運放的區別
比較器和運放雖然在電路圖上符號相同,但這兩種器件確有非常大的區別,一般不可以互換,區別如下:
(1)比較器的翻轉速度快,大約在ns 數量級,而運放翻轉速度一般為us 數量級(特殊的高速運放除外)。
(2)運放可以接入負反饋電路,而比較器則不能使用負反饋,雖然比較器也有同相和反相兩個輸入端,但因為其內部沒有相位補償電路,所以,如果接入負反饋,電路不能穩定工作。內部無相位補償電路,這也是比較器比運放速度快很多的主要原因。
?。?)運放輸出級一般采用推挽電路,雙極性輸出。而多數比較器輸出級為集電極開路結構,所以需要上拉電阻,單極性輸出,容易和數字電路連接。
1、放大器與比較器的主要區別是閉環特性!
放大器大都工作在閉環狀態,所以要求閉環后不能自激。而比較器大都工作在開環狀態更追求速度。對于頻率比較低的情況放大器完全可以代替比較器(要主意輸出電平),反過來比較器大部分情況不能當作放大器使用。因為比較器為了提高速度進行優化,這種優化卻減小了閉環穩定的范圍。而運放專為閉環穩定范圍進行優化,故降低了速度。所以相同價位檔次的比較器和放大器最好是各司其責。如同放大器可以用作比較器一樣,也不能排除比較器也可以用作放大器。但是你為了讓它閉環穩定所付出的代價可能超過加一個放大器!
換言之,看一個運放是當作比較器還是放大器就是看電路的負反饋深度。所以,淺閉環的比較器有可能工作在放大器狀態并不自激。但是一定要作大量的試驗,以保證在產品的所有工作狀態下都穩定!這時候你就要成本/風險仔細核算一下了。
2、放大器和比較器如出一轍,簡單的講,比較器就是運放的開環應用,但比較器的設計是針對電壓門限比較而用的,要求的比較門限精確,比較后的輸出邊沿上升或下降時間要短,輸出符合TTL/CMOS 電平/或OC 等,不要求中間環節的準確度,同時驅動能力也不一樣。一般情況:用運放做比較器,多數達不到滿幅輸出,或比較后的邊沿時間過長,因此設計中少用運放做比較器為佳。
運算放大器和比較器在線檢測有何不同?
1、供電電源不同
運放:常用供電±15V;+15V;
比較器:常用供電+15V;±15V;+5V。
2、供電引腳
8腳器件相同。14腳器件:
運放:4、11為供電引腳;
比較器:3、12為供電引腳。
3、反饋回路
運放:有負反饋回路;
比較器:無負反饋回路,可能有正反饋回路,但反饋電阻為百千歐級。
4、輸出端
運放:無上拉電阻,輸出電壓為0V或較低電壓,不會出現±15V等高電平。
比較器:(常用開路集成極輸出)有上拉電阻,輸出僅為高、低電平(即對應電源的正、負電位),沒有第三種電平值輸出。
5、輸入端
運放:兩輸入端之間電壓差為0V,即等電位。
比較器:兩輸入端之間有明顯電壓差,其中之一為基準(比較)電壓,其中之二為輸入信號,輸入信號和基準電壓相等的概率近乎為0。
第5項判斷準確度較高。而在故障狀態,需要各項綜合測量,更為準確。
評論
查看更多