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如何区分比较器与运放及比较器的应用电路

2019-05-22 11:01 来源:电源网综合 编辑:niko

对两个或多个数据项进行比较,以确定它们是否相等,或确定它们之间的大小关系及排列顺序称为比较。 能够实现这种比较功能的电路或装置称为比较器。 比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路。比较器的两路输入为模拟信号,输出则为二进制信号0或1,当输入电压的差值增大或减小且正负符号不变时,其输出保持恒定。

如何区分比较器与运放及比较器的应用电路

运放是运算放大器的简称。在实际电路中,通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。由于早期应用于模拟计算机中,用以实现数学运算,故得名“运算放大器”,此名称一直延续至今。运放是一个从功能的角度命名的电路单元,可以由分立的器件实现,也可以实现在半导体芯片当中。随着半导体技术的发展,如今绝大部分的运放是以单片的形式存在。现今运放的种类繁多,广泛应用于几乎所有的行业当中。

比较器典型应用电路

1、散热风扇自动控制电路

一些大功率器件或模块在工作时会产生较多热量使温度升高,一般采用散热片并用风扇来冷却以保证正常工作。这里介绍一种极简单的温度控制电路,如图7所示。负温度系数(NTC)热敏电阻RT粘贴在散热片上检测功率器件的温度(散热片上的温度要比器件的温度略低一些),当5V电压加在RT及R1电阻上时,在A点有一个电压VA。当散热片上的温度上升时,则热敏电阻RT的阻值下降,使VA上升。RT的温度特性如图8所示。它的电阻与温度变化曲线虽然线性度并不好,但是它是单值函数(即温度一定时,其阻值也是一定的单值)。如果我们设定在80℃时应接通散热风扇,这80℃即设定的阈值温度TTH,在特性曲线上可找到在80℃时对应的RT的阻值。R1的阻值是不变的(它安装在电路板上,在环境温度变化不大时可认为R1值不变),则可以计算出在80℃时的VA值。

如何区分比较器与运放及比较器的应用电路

R2与RP组成分压器,当5V电源电压是稳定电压时(电压稳定性较好),调节RP可以改变VB的电压(电位器中心头的电压值)。VB值为比较器设定的阈值电压,称为VTH。

设计时希望散热片上的温度一旦超过80℃时接通散热风扇实现散热,则VTH的值应等于80℃时的K值。一旦VA》VTH,则比较器输出低电平,继电器K吸合,散热风扇(直流电机)得电工作,使大功率器件降温。VA、VTH电压变化及比较器输出电压Vout的特性如图9所示。这里要说清楚的是在VA开始大于VTH时,风扇工作,但散热体有较大的热量,要经过一定时问才能把温度降到80℃以下。

如何区分比较器与运放及比较器的应用电路

从图7可看出,要改变阈值温度TTH十分方便,只要相应地改变VTH值即可。VTH值增大,TTH增大;反之亦然,调整十分方便。只要RT确定,RT的温度特性确定,则R1、R2、RP可方便求出(设流过RT、R1及R2、RP的电流各为0.1~0.5mA)。

2.窗口比较器

窗口比较器常用两个比较器组成(双比较器),它有两个阈值电压VTHH(高阈值电压)及VTHL(低阈值电压),与VTHH及VTHL比较的电压VA输入两个比较器。若VTHL≤VA≤VTHH,Vout输出高电平;若VA《VTHL,VA》VTHH,则Vout输出低电平,如图10所示。图10是一个冰箱报警器电路。冰箱正常工作温度设为0~5℃,(0℃到5℃是一个“窗口”),在此温度范围时比较器输出高电平(表示温度正常);若冰箱温度低于0V或高于5℃,则比较器输出低电平,此低电平信号电压输入微控制器(μC)作报警信号。

如何区分比较器与运放及比较器的应用电路

温度传感器采用NTC热敏电阻RT,已知RT在0℃时阻值为333.1kΩ;5℃时阻值为258.3kΩ,则按1.5V工作电压及流过R1、RT的电流约1.5 uA,可求出R1的值。R1的值确定后,可计算出0℃时的VA值为0.5V(按图10中R1=665kΩ时),5℃时的VA值为0.42V,则VTHL=0.42V,VTHH=0.5V。若设R2=665kΩ,则按图11,可求出流过R2、R3、R4电阻的电流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, 则可求出R3=53.3kΩ。

如何区分比较器与运放及比较器的应用电路

比较器与运放的区别

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。

1、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。

2、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。

运算放大器和比较器在线检测有何不同?

1、供电电源不同

运放:常用供电±15V;+15V;

比较器:常用供电+15V;±15V;+5V。

2、供电引脚

8脚器件相同。14脚器件:

运放:4、11为供电引脚;

比较器:3、12为供电引脚。

3、反馈回路

运放:有负反馈回路;

比较器:无负反馈回路,可能有正反馈回路,但反馈电阻为百千欧级。

4、输出端

运放:无上拉电阻,输出电压为0V或较低电压,不会出现±15V等高电平。

比较器:(常用开路集成极输出)有上拉电阻,输出仅为高、低电平(即对应电源的正、负电位),没有第三种电平值输出。

5、输入端

运放:两输入端之间电压差为0V,即等电位。

比较器:两输入端之间有明显电压差,其中之一为基准(比较)电压,其中之二为输入信号,输入信号和基准电压相等的概率近乎为0。

第5项判断准确度较高。而在故障状态,需要各项综合测量,更为准确。

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