运放和电压比较器的本质区别

集成运放和电压比较器乜国荃(青海民族学院电信系,青海西宁　810007)摘　要:电压比较器是集成运放在非线性状态下的具体应用,它源自于集成运放优良的性能,即趋于无穷大的电压放大倍数,使之两输入端谁的电位高输出反映谁的特征来完成比较功能.深刻理解这一本质问题,对我们学习电子线路是十分重要的.关键词:集成运放;电压比较器;非线性应用中图分类号:T N710 文献标识码:A 文章编号:1001-7542(2006)02-0048-02集成运算放大器,简称为集成运放.它实际上是一个高增益的多级直接耦合放大器,最早用于模拟计算机,并由此而得名.随着电子技术的高速发展,集成运放不断升级换代,其性能参数和技术指标不断提高,而价格日益降低.它的应用早已超出运算的范畴之外,已成为一种通用性很强的功能性器件,它的应用犹如六、七十年代无线电电路中的三极管一样,已成为现代电子电路中的核心器件,正如三级管一样,如略去电源端和调零端以外,集成运放的符号也有三个端,即反相输入端、同相输入端和输出端.图1　集成运放符号集成运放的高增益,其含义是开环电压放大倍数趋于无穷大,其次输入电阻高,几乎不从信号源索取电流;输出电阻低,带负载的能力很强.这三点是集成运放多项性能指标中的集中体现.尤其是前两条,是分析运放线性应用的原始依据,即可以演变为所谓“虚短”和“虚断”的两条重要性质.由于输出和输入可写为:U 0=A u (U +-U -),因为开环电压放大倍数A u趋于无穷大,线性应用时:U +=U -,即“虚短”.非线性应用时,某时刻两输入端谁的电位高,输出就反映谁的特征,即:当U +>U -,输出U 0趋于正向饱和;当U +<U -,输出U 0趋于负向饱和.这是集成运放运用于非线性状态的本质特征.电压比较器就是集成运放在非线性状态下的具体应用.所谓电压比较器,就是一种用来比较输入信号电压大小的电子电路.它可以将连续变化的模拟信号转换成仅有两个状态的矩形波.集成运放工作在非线性区时,两个输入端谁的电位高,输出就反映谁的特征,这是构成电压比较器的理论基础.如下图2所示为最基本的电压比较器和其电压传输特性图.其中两个输入端中一个端子为参考端,参考电压为U R ,另一个端子(比如反相端)作为信号输入端,将信号电压与参考电压相比较,当信号电压小于参考电压时,输出为高电平,反之输出为低电平.由此得到如图的电压传输特性曲线.如此简单的电压比较器,增加限幅保护电路、引入正反馈去影响参考电压值等措施就可得到几种电压比较器的原型电路.比如:1.过零比较器:参考电压为零,输入信号每过零时,输出发生跃变,它实际上是一个单限比较器.最简单的应用是可以将正弦波变为方波.2.滞回比较器:利用正反馈来影响原来的参考电压使参考电位与此时的输出状态有关,从而消除在原来的参考电位附近输入信号由于受干扰而产生的空翻现象.3.双限比较器:由两个单限比较器组成所谓的双限比较器(也称为窗口比较器),可以将输入信号按需要范围进行选取.收稿日期:2005-12-04作者简介:乜国荃(1956-),男(藏族),青海贵德人,青海民族学院副教授.2006年第2期 青海师范大学学报(自然科学版)Journal of Qinghai Normal University (Natural Science ) 2006No 12图2　基本电压比较器及电压传输特性曲线正是这样简单的电压比较器,在非正弦波产生变换电路、延时定时电路、自动控制及有关模数接口电路中得到了广泛的应用.如下图3所示为方波发生器的原形电路.它实质上是由一个带有正反馈的电压比较器和负反馈延时微分电路组成,同相端的参考电压由R 1和R 2将输出电压分压得到,在输出高电平或低电平时,使之电容充电或放电,电容两端得到的电压跟此时的参考电压U +去比较,从而使电路的输出状态来回翻转输出方波.图3　方波发生器及输出电压波形在方波发生器的基础上,将电容的充放电回路分开,即可得到矩形波发生器.在矩形波发生器的基础上后面加接一级积分电路,并稍微调整电路结构即可得到三角波发生器和锯齿波发生器.它们是示波器中扫描电压信号的基本产生电路.555定时器是包含模拟与数字的一种综合性中规模集成电路器件.其中模拟部分的核心就是由三个5千欧电阻分压器提供参考电压的两个电压比较器,上面的反相比较器是以2Π3U CC 作为参考电压,下面的同相比较器是以1Π3U CC 作为参考电压.两者的输出分别控制基本RS 触发器的R 端和S 端,以触发器的输出作为定时器的输出,并以它的反端去控制放电三极管的导通与截止.正是这样巧妙地结合,使555定时器加上简单的RC 外围电路,便可构成单稳态触发器、施米特触发器、多谐自激振荡器等应用型电路.这里面,两个电压比较器将输入信号或电容上充放电而得的电压值跟参考电压2Π3U CC 和1Π3U CC 去比较,从而转换成高电平或低电平,去控制触发器动作,输出所需要的电压波形进而控制执行机关,从而实现了电路的自动控制、延时、定时等多项功能,而电压比较器在此发挥出了至关重要的作用.同上情况相似,在并行比较型A ΠD 转换器中,根据量化单位的大小,由n 个分压电阻组成的分压电路得到(n -1)个阶梯型电压值作为(n -1)个电压比较器的反相端的参考电压,跟加在同相端的采样保持后的模拟信号电压比较,使每个比较器输出高电平或低电平,并通过其后面的缓冲寄存器得到(n -1)位二进制数,完成了将模拟信号转换为数字信号的关键的一步.(下转第65页)94第2期 乜国荃:集成运放和电压比较器 项不断发展、不断改进的新技术,具有旺盛的生命力.目前我国许多电视台都购买了虚拟演播室,随着计算机技术的发展,虚拟电视节目制作会更加成熟和完善.它会给电视观众带来最佳的视觉效果,为电视节目制作拓展更大的空间.参考文献:[1]　史萍.虚拟演播室技术的发展[J ].广播电视与制作,2005,(3):36240.[2]　卢英锁.虚拟演播室概述[J ].广播电视与制作,2004,(4):46247.[3]　阎文耀.虚拟现实技术与虚拟演播室[J ].世界广播电视.2004,(6):52257.[4]　张文俊.当代传媒新技术[M].上海:复旦大学出版社.2003,(4):48251.Brief Expound Virtual Studio of Television TerritoryDU Xing 2feng(T elevision of X ining ,X ining 810000,China )Abstract :virtual studio is an im portant reform about traditional television studio technology ,and it is a new television program tool.This brief article inquire into that it is preponderance and technique key and a little consid 2ering.K ey w ords :Virtual studio ;Camera location ;Three -dimensional virtual scene ;Digital key(上接第49页)综上所述:电压比较器是集成运放的一种非线性应用.变化的、随机的输入信号跟另一个端的参考电压进行比较,使输入信号转换成只有高电平或低电平的输出信号,当输入信号电压等于参靠电压(即阈值)时,输出状态发生翻转.能实现这一点的关键就是取决于集成运放优良的性能,即开环电压放大倍数无穷大.但是实际运放的开环电压放大倍数不可能无穷大,除去运放的响应时间及零点漂移等因素,其比较误差及上升(下降)沿的陡度决定于运放的开环电压放大数,其值越大,产生的误差越小,上升(下降)沿越竖直.假设运放的开环电压放大倍数为106,运放的输出饱和压降为±10V ,则产生的阈值误差为±10μV ,可见产生的误差是很小的.深刻理解电压比较器为集成运放在非线性应用下的本质特征,并在教学中将其应用实例适时地进行归纳、总结、比较,这对提高教学质量,丰富学生的知识,培养学生的创新能力,都有着重要的意义.I ntegrated Opertiondl Amplifier Circuit and V oltage ComparatorsNIE Guo 2quan (Electronic Engineering and In formation Science Department ,Qinghai NationalitiesInstitute ,X ining 810007,China )Abstract :It is vital for us to study electronic circuit and make a deep com prehension of the innate character ,A v oltage com parator refers to that the integrated operational am plifier circuit is particularly used under the situation of the nonlinear application ,and it als o comes from the g ood function of the integrated operational am plifier cir 2cuit 1The v oltage com parator ,that is ,tends to equal the am plified times of in finity 1Because it has tw o ends with it ,which one has a higher potential ,s o the higher end can have power to com plete the com pared function 1K ey w ords :integrated opertiond lam plifier circuit ;v oltage com parators ;nonlinear applicalion56第2期 都兴峰:浅析电视节目制作中的虚拟演播室 。

运算放大器与比较器作用、区别及原理一、概述运算放大器和电压比较器在原理符号上确实是一样的，都有5个引脚，其中两个引脚为电源+和电源-，还有两个引脚为同相输入端（+）和反向输入端（-），最后一个引脚是输出端。

但是它们的功能是不一样的，运放的功能及用途更复杂，而比较器就相对简单得多。

二、电压比较器下面简单讲解一下比较器的基本原理，比较器的原理挺简单，目的是比较两个输入端的电压大小，若正输入端的电压为a，负输入端的电压为b，则当a＞b时，输出为高电平（逻辑1）；当a＜b时，输出为低电平（逻辑0）。

下面结合原理图进行说明，如下图原理图，比较器输入端的电压为IN1、IN2，供电为VCC/GND，上拉电阻1K，上拉电压为VCC。

当输入电压IN1＞IN2时，即正输入端的电压较高，输出高电平（VCC）；当输入电压IN2＞IN1时，即负输入端的电压较高，输出低电平（0V）。

比较器的用途很广，可用于比较热敏电阻、光敏传感器等电压信号，用于离散量控制，比如通过比较器采集光敏电阻的电压判断白天还是夜晚等，比较器还可以用于模拟量负反馈电路当中，比如电压调节等。

三、运算放大器运放的用途很多，基本的运放电路有同相比例放大电路、反相比例放大电路、加法器、减法器、差分比例运算电路、微分电路、积分电路等，掌握这些基本的集成运放电路原理，基本上可以区分电路图中符号一样的电路符号属于比较器还是运放。

一般情况下，运放都会在输出端与输入端之间串联一个电阻用于反馈，而一般情况下电压比较器输出端与输入端之间是没有电阻的，绝大部分电路都可以通过此区别来区分，但是也有特殊情况，这要根据具体原理具体分析了。

比如运放也可以当比较器使用，其输出端与输入端之间开环（不接反馈电阻），使用运放当比较器其别在于不用上拉电阻，当IN1＞IN2时，输出电压为VCC（运放电源电压），当IN1＜IN2时，输出电压为0。

总结专业基础扎实，掌握电压比较器和运放的基本电路之后，基本上直接就能够判别原理属于运放还是比较器，只有少量的特殊情况需要具体分析，通过专业知识分析其原理很快就能够判别其属于运放还是比较器。

全面分析运算放大器和电压比较器的区别作者：运算放大器和比较器无论外观或图纸符号都差不多，那么它们究竟有什么区别，在实际维修中如何区分？今天我来图文全面分析一下，夯实大家的基础，让维修更上一层楼。

先看一下它们的内部区别图:从内部图可以看出运算放大器和比较器的差别在于输出电路。

运算放大器采用双晶体管推挽输出，而比较器只用一只晶体管，集电极连到输出端，发射极接地。

比较器需要外接一个从正电源端到输出端的上拉电阻，该上拉电阻相当于晶体管的集电极电阻。

运算放大器可用于线性放大电路（负反馈），也可用于非线性信号电压比较（开环或正反馈）。

电压比较器只能用于信号电压比较，不能用于线性放大电路（比较器没有频率补偿）。

两者都可以用于做信号电压比较，但比较器被设计为高速开关，它有比运算放大器更快的转换速率和更短的延时。

运算放大器：做为线性放大电路，我这里就不多说了（以后有需要单独讨论放大器），这个在主板电路图很常见，一般用于稳压电路，使用负反馈电路它与晶体管配合相当于一个三端稳压器，但使用起来更灵活。

如下图：在许多情况下，需要知道两个信号中哪个比较大，或一个信号何时超出预设的电压（用作电压比较）。

用运算放大器便可很容易搭建一个简单电路实现该功能。

当V+电压大于V-电压时，输出高电平。

当V+电压小于V-电压时，输出低电平。

如下图：分析一下电路，2.5v经电阻分压得到1V输入到V-端，当总线电压正常产生1.2v时，输入到V+，此时V+电压比V-电压高，输出一个高电平到CPU电源管理芯片的EN开启脚。

如果总线电压没输出或不正常少于1v，此时V+电压比V-电压低，输出低电平。

电压比较器：当比较器的同相端电压（V+）低于反相端电压（V-）时，输出晶体管导通，输出接地低电平；当同相端电压高于反相端时，输出晶体管截止，通过上拉电阻的电源输出高电平。

如下图：分析一下该电路，上面的比较器U8A当有VCC输出时经过分压电阻分压后，输入到同相端（V+)，其电压大于5VSB经分压后输入到反相端（V-)的电压，内部晶体管截止，输出经上拉电阻的电源12v（同时下面的比较器U8B同相端电压也大于反相端，内部晶体管也是截止），N沟道场管Q37导通，输出VCC5V。

几种运算放大器比较器及电路的简单分析运算放大器和比较器是两种常见的电子元件，它们在电路中具有不同的功能。

本文将对这两种电子元件进行简单的分析和比较。

一、运算放大器运算放大器是一种用于放大电压信号的电子设备。

它具有高放大倍数和低失真的特点，常被用于放大微弱的输入信号。

运算放大器一般由多级放大电路组成，其中包括差动输入级、差动放大级、共射放大级和输出级。

运算放大器具有以下几个特点：1.高放大倍数：运算放大器通常具有很高的开环放大倍数，可以放大微小的输入信号。

2.低失真：运算放大器的差分输入电阻和输入容量很低，从而减小了输入信号的失真。

3.稳定性好：运算放大器具有很好的直流稳定性和交流稳定性，使其能够在不同的负载条件下稳定工作。

4.大信号驱动能力：运算放大器能够输出较大的电流和电压，可以驱动各种负载。

5.可调增益：运算放大器通常具有可调的增益，可以通过调节电阻、电容或反馈电阻等元件来改变放大倍数。

运算放大器常被应用于放大、滤波、积分、微分和开关等电路中，常见的应用有示波器、滤波器和反馈电路等。

二、比较器比较器是一种用于比较两个电压的电子元件。

它具有高增益和快速响应的特点，常被用于判断输入信号的大小关系。

比较器通常由不同类型的放大电路和判决电路组成，常见的比较器有有限增益比较器、开环比较器和比率比较器等。

比较器具有以下几个特点：1.高增益：比较器通常具有很高的增益，可以放大微小的输入差异。

2.快速响应：比较器的响应时间很短，可以快速判断输入信号的大小关系。

3.可调阈值：比较器可以通过调节电阻、电容或反馈电阻等元件，改变阈值的位置。

4.高输入阻抗：比较器的输入阻抗很高，可以减小输入电路对比较器的影响。

比较器常被应用于开关、报警、触发器和AD转换等电路中，常见的应用有电压比较器、窗口比较器等。

三、运算放大器与比较器的比较虽然运算放大器和比较器都是电路中常用的电子元件，但它们在功能和特性上有一些不同之处。

1.功能：运算放大器的主要功能是放大信号，而比较器的主要功能是比较电压。

运算放大器跟比较器的作用原理
运算放大器是一种可以放大、滤波、求和、差分等各种功能的放大器，它的输入端具有高阻抗，输出端电压随着输入端电压的变化而变化，且能够承受大电流输出。

运算放大器通常用于模拟信号处理、精密测量以及电路控制等领域。

比较器是一种将输入信号与参考信号进行比较，输出高或低电平的电路。

通常比较器的输入端具有低阻抗，输出端一般为数字电平（高电平或低电平）形式。

比较器用于模拟信号判定、阈值控制等领域。

两者的主要区别：
1.输入阻抗：运算放大器输入端阻抗高；比较器输入端阻抗低。

2.输出形式：运算放大器可以输出模拟电压信号；比较器的输出一般为数字电平（高电平或低电平）形式。

3.应用领域：运算放大器一般用于模拟信号处理、精密测量以及电路控制等领域；比较器用于模拟信号判定、阈值控制等领域。

4.增益：运算放大器可以设置增益；比较器不能设置增益。

总体上来说，运算放大器和比较器在输入端阻抗、输出形式、应用领域和增益等
方面存在明显的差异。

有时两者也可以互相替换，但其具体使用方式还需根据具体应用要求确定。

比较器是一种带有反相和同相两个输入端以及一个输出端的器件，该输出端的输出电压范围一般在供电的轨到轨之间。

运算放大器同样如此。

乍看似乎可以互换，实际上，两者之间还是存在一些重要差异…▪比较器用于开环系统，旨在从其输出端驱动逻辑电路，以及在高速条件下工作，通常比较稳定。

▪运算放大器过驱时可能会饱和，使得恢复速度相对较慢。

施加较大差分电压时，很多运算放大器的输入级都会出现异常表现，实际上，运算放大器的差分输入电压范围通常存在限制。

运算放大器输出也很少兼容逻辑电路。

但是仍有很多人试图将运算放大器用作比较器。

这种做法在低速和低分辨率时或许可行，但是大多数情况下结果并不理想。

今天小编就给大家说说这“结果并不理想”的原因~1、速度不同大多数比较器速度都很快，不过很多运算放大器速度也很快。

为什么将运算放大器用作比较器时会造成低速度呢？比较器用于大差分输入电压，而运算放大器工作时，差分输入电压一般会在负反馈的作用下降至最低。

当运算放大器过驱时，有时仅几毫伏也可能导致过载，其中有些放大级可能发生饱和。

这种情况下，器件需要相对较长的时间从饱和中恢复，因此，如果发生饱和，其速度将比始终不饱和时慢得多(参见图1)。

图1：放大器用作比较器时的放大器速度饱和效应过驱运算放大器的饱和恢复时间很可能远远超过放大器的正常群延迟，并且通常取决于过驱量。

由于仅有少数运算放大器明确规定从不同程度过驱状态恢复所需的时间，因此，一般说来，有必要根据特定应用的具体过驱情况，通过实验确定放大器的特性。

对这类实验的结果应持谨慎态度，通过比较器(运算放大器)的传播延迟值(用于最差条件下的设计计算)应至少为所有实验中最差值的两倍。

2、输出作用不同比较器的输出端用于驱动特定逻辑电路系列，运算放大器的输出端则用于在供电轨之间摆动。

通常，运算放大器比较器驱动的逻辑电路不会共用运算放大器的电源，运算放大器轨到轨摆动可能会超出逻辑供电轨，很可能会破坏逻辑电路，引起短路后还可能会破坏运算放大器。

电路基础原理理解电路中的放大器与比较器电路作为电子技术的基础，贯穿于各个领域，而放大器和比较器则是电路中至关重要的两个元件。

本文将介绍放大器和比较器的基本原理和应用。

一、放大器的原理及应用放大器是一种能够放大信号的电路，其基本原理是利用电子元器件对电流和电压的控制来实现信号的放大。

放大器主要分为电压放大器和功率放大器两种类型。

电压放大器是指能够将输入信号的电压进行放大的电路。

最常见的电压放大器是放大输入电压的大小，从而使信号能够被更容易地观测和处理。

电压放大器在许多电子设备中广泛应用，如音频放大器、放大器前级等。

功率放大器是指能够将输入信号的功率进行放大的电路。

功率放大器可以将信号扩大至足够大的程度，以驱动负载进行功率传输。

功率放大器在高保真音响系统、无线电频段发射器等领域有着重要的应用。

除了常见的电压放大器和功率放大器，还有一类特殊的放大器，即运算放大器。

运算放大器可以在电路中实现多种功能，如放大、滤波、积分等。

其重要性在于其在模拟电路中常用于构造各种运算电路。

二、比较器的原理及应用比较器是一种能够将两个信号进行比较的电路。

其基本原理是利用电子元器件对输入信号进行放大，并通过比较输出来决定输入信号之间的差异。

比较器主要应用于判别性电路和触发电路，常见的比较器有差分比较器和单端比较器。

差分比较器是通过将两个输入信号相减，然后进行放大并进行比较，输出相应的比较结果。

差分比较器在模拟电路中常用于实现信号的比较、切换和控制。

单端比较器是将一个输入信号与参考电平进行比较，输出相应的比较结果。

单端比较器广泛应用于电压检测、电流检测和数字信号处理等领域。

此外，比较器还可以与其他电路结合，用于实现复杂的逻辑运算和电路控制功能。

比如与门、或门、非门等逻辑门电路都是通过比较器的组合来实现的。

三、放大器与比较器的应用案例放大器和比较器作为电路中重要的元件，在实际应用中有着广泛的使用。

以音频放大器为例，当我们通过手机或电脑播放音乐时，音频信号需要经过放大器进行放大，才能够驱动扬声器发出声音。

运放和比较器的根本区别⑴：放大器与比较器的主要区别是闭环特性!放大器大都工作在闭环状态,所以要求闭环后不能自激.而比较器大都工作在开环状态更追求速度.对于频率比较低的情况放大器完全可以代替比较器(要主意输出电平),反过来比较器大部分情况不能当作放大器使用.因为比较器为了提高速度进行优化,这种优化却减小了闭环稳定的范围.而运放专为闭环稳定范围进行优化,故降低了速度.所以相同价位档次的比较器和放大器最好是各司其责. 如同放大器可以用作比较器一样,也不能排除比较器也可以用作放大器.但是你为了让它闭环稳定所付出的代价可能超过加一个放大器!换言之,看一个运放是当作比较器还是放大器就是看电路的负反馈深度.所以,浅闭环的比较器有可能工作在放大器状态并不自激.但是一定要作大量的试验,以保证在产品的所有工作状态下都稳定!这时候你就要成本/风险仔细核算一下了.⑵：算放大器和比较器如出一辙，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。

运放和比较器的区别比较器和运放虽然在电路图上符号相同，但这两种器件确有非常大的区别，一般不可以互换，区别如下: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。

运放和电压比较器的本质区别简介：本文介绍了运放和之间各个方面的区分。

一、与比较器的主要区分是闭环特性!放大器(如4558和5532)大都工作在闭环状态，所以要求闭环后不能自激。

而比较器大都工作在开环状态更追求速度。

对于频率比较低的状况放大器彻低可以代替比较器(要想法输出电平)，反过来比较器大部分状况不能当作放大器用法。

由于比较器为了提高速度举行优化，这种优化却减小了闭环稳定的范围。

而运放专为闭环稳定范围举行优化，故降低了速度。

所以相同价位档次的比较器和放大器最好是各司其责。

犹如放大器可以用作比较器一样，也不能排解比较器也可以用作放大器。

但是你为了让它闭环稳定所付出的代价可能超过加一个放大器!换言之，看一个运放是当作比较器还是放大器就是看的负反馈深度。

所以，浅闭环的比较器有可能工作在放大器状态并不自激。

但是一定要作大量的实验，以保证在产品的全部工作状态下都稳定!这时候你就要成本/风险认真核算一下了。

二、和比较器如出一辙，容易的讲，比较器就是运放的开环应用，但比较器的设计是针对门限比较而用的，要求的比较门限精确，比较后的输出边沿升高或下降时光要短，输出符合TTL/电平/或OC等，不要求中间环节的精确度，同时驱动能力也不一样。

普通状况：用运放做比较器，多数达不到满幅输出，或比较后的边沿时光过长，因此设计中少用运放做比较器为佳。

运放和比较器的区分比较器和运放虽然在上符号相同，但这两种器件确有十分大的区分，普通不行以互换，区分如下:1、比较器的翻转速度快，大约在ns数量级，而运放翻转速度普通为us数量级(特别的高速运放除外)。

2、运放可以接入负反馈电路，而比较器则不能用法负反馈，虽然比较第1页共3页。