半夜忽然想開個(gè)貼,簡單說說比較器和運(yùn)放,以及供電的問題.
雖然在任何基礎(chǔ)資料上都會說明,但似乎他們總是被忽略...這點(diǎn)很費(fèi)解.于是有了這貼.
當(dāng)然內(nèi)容很基礎(chǔ),也很短.
待更新
--14-6-28 AM 03:06
半夜忽然想開個(gè)貼,簡單說說比較器和運(yùn)放,以及供電的問題.
雖然在任何基礎(chǔ)資料上都會說明,但似乎他們總是被忽略...這點(diǎn)很費(fèi)解.于是有了這貼.
當(dāng)然內(nèi)容很基礎(chǔ),也很短.
待更新
--14-6-28 AM 03:06
下面兩種情況幾乎最常見到.
舉個(gè)栗子 [上圖來至TI的Comparing the UC3842, UCC3802, and UCC3809 Primary Side PWM Controllers.
下圖為431簡圖.]
圖上這個(gè)比較器… / 這是個(gè)比較器…
[然而,實(shí)際是運(yùn)放,并且確實(shí)沒被當(dāng)作比較器]
或者
這個(gè)運(yùn)放能用單電源嗎?
[奇怪的是似乎沒人問比較器能否用單電源.]
當(dāng)然,一般比較器有和運(yùn)放有相當(dāng)多的相同之處...
正負(fù)輸入,輸出端子,失調(diào),偏置…等屬性.
并且運(yùn)放在正負(fù)輸入造成一個(gè)差異也確實(shí)有高低電平輸出的效果
但要一定把他說成比較器,這是非常….
這也無可厚非!
比方一定把漏斗說成漏盆.顯然兩者都能漏水!
并且你確實(shí)可以從漏斗相對小得多的孔徑篩選出大件的物體.
一定要這樣用漏斗是無可或非的,并且他相對漏盆可能祗是性能差了點(diǎn)點(diǎn).
原則上來說這絕對是沒有關(guān)系的!
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無論是比較器還是運(yùn)放,基本都是通過彼此互補(bǔ)的輸入結(jié)構(gòu)以及極高的差模增益[正負(fù)輸入電位差與輸出至參考電平的倍率關(guān)系]
來實(shí)現(xiàn)接近理想的放大/比較.
然 而 , 運(yùn) 放 他 不 是 一 個(gè) 比 較 電 壓 高 低 的 行 為 .
嚴(yán) 格 上 說 你 不 能 把 他 視 為 比 較 器 .
這是顯而易見的.
按照比較器的定義,輸入+高于輸入-[參考地來至其GND引腳.]
輸出將是高電平,反之低電平....
- 不不不,一般沒有介中狀態(tài).就算兩個(gè)輸入完全一樣也會因?yàn)閮?nèi)部偏差造成不確定的低或者高電平.
[介中還是有可能的,后面補(bǔ)充說明.]
依據(jù)此性質(zhì)顯然是不能用在連續(xù)化調(diào)節(jié)的系統(tǒng)當(dāng)中的.
比方占空比調(diào)節(jié),穩(wěn)壓設(shè)備
按理,占空比祗會有兩種狀態(tài).沒有/最大!
穩(wěn)壓設(shè)備的輸出也祗會是關(guān)閉/最大!
當(dāng)一切理想的情況下切換的頻率將趨向無限大!
[造成正反饋等情況等另說]
雖然這是一種確實(shí)可可行的控制方式,通常是基于誤差大到一定程度才進(jìn)行高低切換.
顯然這要造成波動,但很多時(shí)候根本不重要.比方燒水壺水溫控制,通過雙金屬片對溫度變化產(chǎn)生的扭變接觸或斷開加熱器.這將在切換過程中造成"砰"一聲的效果,有時(shí)還很好聽.
誰會在意,開水是80度還是71度.
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運(yùn)放的性質(zhì)是輸出令,正負(fù)輸入電壓趨向一致.[這和開環(huán)增益有關(guān)]
而不是,盡量放大輸入的電壓差,獲得誰高誰低的分辨.
也就是在連續(xù)化調(diào)節(jié)等情況中正負(fù)電平幾乎是一樣的,因?yàn)檫\(yùn)放在連續(xù)維系這個(gè)狀態(tài).他并沒有去比較一下,然後再去輸出高低.
依照這性質(zhì),可以做真正的數(shù)學(xué)計(jì)算.
加減乘除,積分微分,平方,X^Y等.
加減主要配合電阻的特征,而積分等配合了RLC等無源網(wǎng)絡(luò).乘除平方等運(yùn)算著通過半導(dǎo)體的伏安函數(shù)特征.
而在比較器中...當(dāng)然他也可以做計(jì)算,但是邏輯上的計(jì)算而不是模擬量
---
未完
在實(shí)際中,兩者除了通過極高增益實(shí)現(xiàn)近似理想的情況外重要一點(diǎn)區(qū)別是比較器設(shè)計(jì)上專為比較性能優(yōu)化,以確保高低電平切換間快速響應(yīng).
而運(yùn)放是不會無故優(yōu)化各種過驅(qū)動下的性能的.此時(shí)內(nèi)部將過飽和,需要相對長的時(shí)間才能恢復(fù)過來.
而在許多,通常是比較好的運(yùn)放中,兩個(gè)輸入端子是有二極管鉗位的,以保護(hù)其復(fù)雜的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu).[現(xiàn)代運(yùn)放的復(fù)雜程度工藝都是相當(dāng)?shù)母撸?/span>]
當(dāng)造成太大電壓差異時(shí)二極管肯定要導(dǎo)通,此時(shí)將流過電流.當(dāng)然,如果有限流這通常不是致命的.這將造成輸入的互相牽引.視情況這可能是不允許的.
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凡事都有例外.
許多FET輸入運(yùn)放并不存在這樣的保護(hù)二極管.
最常見的324/358運(yùn)放也無此二極管.[324和358結(jié)構(gòu)是一樣的,祗是數(shù)量不同.]
他當(dāng)然可以用于電壓比較應(yīng)用.
324等運(yùn)放的輸入范圍可以到地,因?yàn)閮?nèi)含電平移位.這是別的很多運(yùn)放不能做到的.
當(dāng)然,"軌到軌"除外.然而最高輸入祗能與Vcc-1.5v左右.
該特征讓324等成為廉價(jià)低邊電流調(diào)理的理想解決方案.
可惜的是沒有一個(gè)鏡像的版本使其輸入范圍能在Vcc至GND+1.5v.
盡管如此,當(dāng)輸出低于0.6v范圍時(shí)電流吸入能力祗有50ua這樣.這是非常微弱的.
繼續(xù)降低至0.1v左右,50ua也沒有了.這時(shí)候幾乎沒有吸入能力.
下拉電阻將能相對改善[通過下拉電阻提供吸入能力],使得輸出能非常接近GND.
393,339比較器也有內(nèi)含電平移位,于是輸入可以到地.
同樣別的一般比較器不能這樣.
現(xiàn)代比較器[當(dāng)然都是上檔次的]是具備電流流出/入性質(zhì)的.他并能不需要一個(gè)上拉做偏置,其實(shí)也不能,因?yàn)檫@會大大降低性能.
然而一般比較目的并不需要那樣的性能.
事實(shí)上393等并沒有什么抗飽和的設(shè)計(jì),所以響應(yīng)相對很慢.但很多時(shí)候這并不重要.
廠商的測試圖如下
而358等的過驅(qū)動數(shù)據(jù)廠商并沒有給出,暫時(shí)不詳.
[比較一個(gè)電平就是對原本的放大性質(zhì)進(jìn)行過驅(qū)動的行為]
比較器一樣有增益.當(dāng)輸入電壓差很微弱時(shí)可以明顯看到輸出的過渡,或者停在某個(gè)電壓上.[這需要非常穩(wěn)定的測試條件.]
但一些比較器內(nèi)部添加有微弱的回滯,使得無論如何也不能建立介中電壓.因?yàn)橐坏┊a(chǎn)生傾向某個(gè)電壓就會因?yàn)檎答佈杆俚竭_(dá)高/低電平.
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未完.
回帖支持。
對運(yùn)放作為比較器的分析有自己的理解。理解的很深刻。嘿嘿。。。
關(guān)注
....
我們先來看看實(shí)際小信號情況.
339比較器和358運(yùn)放都是相當(dāng)常用的.
TL082是FET運(yùn)放.而LT1097是客串,和op07相當(dāng).
供電使用了正負(fù)5V.調(diào)整方波信號源和衰減電阻R2,得到正負(fù)10mV的小信號方波,先來看看小幅度的情況.
當(dāng)然,你的信號源可以直接輸出這么小的方波就無所謂R2了.然而如果源的本底噪聲太大,從大的幅度衰減下來有利于信噪比.
TL082. 200uS/格
軌跡上,其輸出.刻度90為0V線.5V/格.波形頂部輕微的變形是探頭和示波器之間的補(bǔ)償錯(cuò)誤,本應(yīng)是直線.那么,忽略這無關(guān)緊要的.
軌跡下,輸入.刻度10為0V線. 10mV/格.
TL082看起來是有相對不錯(cuò)的響應(yīng),其延時(shí)也相對不算大.
LT1097.
刻度參數(shù)同之前的TL082
作為低頻運(yùn)放,及其內(nèi)部補(bǔ)償?shù)木壒?高低電平的渡躍時(shí)間是相對緩慢的.
LM358.
可能這片失調(diào)相對較大,波形傾向下...低轉(zhuǎn)高電平的延時(shí)是很大的.
調(diào)整了下偏移 延時(shí)還是有.
圖上明顯可以看出,358的輸出范圍能幾乎到整個(gè)負(fù)電平(空載) .
最後是339比較器.
由于不需要補(bǔ)償,高低切換完全看不出渡躍.
下面來看看比較快的頻率.
此時(shí)刻度為5us/格.輸入信號不呈現(xiàn)完全方形是因?yàn)殡娙莺退p電位器形成RC的緣故.
TL082的輸出已經(jīng)變成鋸齒,調(diào)整信號源直流偏移,迅速在高低電平晃動.顯然已經(jīng)分辨不清輸入信號了.
LT1097和358.
不用看了....幾乎直線.
LM339
輸出幅度依舊完好.盡管輸入信號幅度僅僅10mv,但響應(yīng)仍然是相對快得多的.
輸入的畸變是由于示波器通道饋同造成的.因?yàn)樯舷萝壽E靈敏度差異太大.
誰沒事比較方波,來比較點(diǎn)相對實(shí)用的.比方三角波.
還是正負(fù)10mv的幅度.所有時(shí)基為500uS/格.對地比較,雙5V供電.
339有著相對不錯(cuò)的響應(yīng),而因?yàn)闆]有回滯,跳變過程存在一些抖動,可以從軌跡的不平滑中看得出.
黃線是輔助的.顯然有個(gè)5mv略小的失調(diào).
也就是說輸入超過這電平後跳變.
看看運(yùn)放的情況.
TL082.因?yàn)檩斎氩辉偈欠叫?響應(yīng)變得慢許多.
LT1097.更糟了.
358
和前兩個(gè)差不多...只是1097失調(diào)很小,看起來沒什么偏向.