运算放大器(运放)用作比较器指南

将运算放大器用做比较器

运算放大器和比较器乍看似乎可以互换，实际上，两者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。运算放大器的用途不同于比较器，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。单靠参考运算放大器数据手册不能解决将运算放大器用作比较器的所有相关问题，因为运算放大器设计的目的并非用作比较器。

最常见的问题是速度(之前已经提到过)、输入结构的影响(保护二极管、FET放大器的相位翻转等)、输出结构(并非用于驱动逻辑电路)、迟滞、稳定性，以及共模效应。

速度考虑因素

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)。

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。