將運算放大器用作比較器,此舉可行嗎?
發布時間:2012-08-23 來源:德州儀器 (TI) 責任編輯:admin
導言:許多人偶爾會把運算放大器當dang比bi較jiao器qi使shi用yong。如ru果guo對dui速su度du要yao求qiu不bu高gao,則ze運yun算suan放fang大da器qi可ke以yi滿man足zu需xu求qiu。偶ou爾er會hui有you人ren問wen到dao我wo們men運yun算suan放fang大da器qi的de這zhe種zhong使shi用yong方fang法fa。這zhe種zhong方fang法fa有you時shi有you效xiao,有you時shi卻que不bu如ru人ren們men預yu期qi的de那na樣yang效xiao果guo好hao。為wei什shen麼me會hui出chu現xian這zhe種zhong情qing況kuang呢ne?
許多人偶爾會把運算放大器當比較器使用。一般而言,當您隻需要一個簡單的比較器,並且您在四運算放大器封裝中還有一個“多餘”運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)時(shi),這(zhe)種(zhong)做(zuo)法(fa)是(shi)可(ke)行(xing)的(de)。穩(wen)定(ding)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)運(yun)行(xing)所(suo)需(xu)的(de)相(xiang)位(wei)補(bu)償(chang)意(yi)味(wei)著(zhe)把(ba)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)用(yong)作(zuo)比(bi)較(jiao)器(qi)時(shi)其(qi)速(su)度(du)會(hui)非(fei)常(chang)的(de)低(di),但(dan)是(shi)如(ru)果(guo)對(dui)速(su)度(du)要(yao)求(qiu)不(bu)高(gao),則(ze)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)可(ke)以(yi)滿(man)足(zu)需(xu)求(qiu)。偶(ou)爾(er)會(hui)有(you)人(ren)問(wen)到(dao)我(wo)們(men)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)的(de)這(zhe)種(zhong)使(shi)用(yong)方(fang)法(fa)。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)有(you)時(shi)有(you)效(xiao),有(you)時(shi)卻(que)不(bu)如(ru)人(ren)們(men)預(yu)期(qi)的(de)那(na)樣(yang)效(xiao)果(guo)好(hao)。為(wei)什(shen)麼(me)會(hui)出(chu)現(xian)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)呢(ne)?
許多運算放大器都在輸入端之間有電壓鉗位,其大多數一般都使用背靠背二極管(有時使用兩個或者更多的串聯二極管)來實施。這些二極管保護輸入晶體管免受其基極結點反向擊穿的損害。差動輸入為約6V 時便會出現許多IC 工藝擊穿,這會極大地改變或者損壞晶體管。下圖顯示了NPN 輸入級,D1 和D2 提供了這種保護功能。
在(zai)大(da)多(duo)數(shu)常(chang)見(jian)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)應(ying)用(yong)中(zhong),輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)均(jun)約(yue)為(wei)零(ling)伏(fu),其(qi)根(gen)本(ben)無(wu)法(fa)開(kai)啟(qi)這(zhe)些(xie)二(er)極(ji)管(guan)。但(dan)是(shi)很(hen)明(ming)顯(xian),對(dui)於(yu)比(bi)較(jiao)器(qi)的(de)運(yun)行(xing)而(er)言(yan),這(zhe)種(zhong)保(bao)護(hu)便(bian)成(cheng)了(le)問(wen)題(ti)。在(zai)一(yi)個(ge)輸(shu)入(ru)拖(tuo)拽(zhuai)另(ling)一(yi)個(ge)輸(shu)入(ru)(以一種討厭的方式拉其電壓)以前,差動電壓範圍(約0.7V)受shou限xian。盡jin管guan如ru此ci,但dan我wo們men還hai是shi可ke以yi把ba運yun算suan放fang大da器qi用yong作zuo比bi較jiao器qi。但dan是shi,在zai我wo們men這zhe樣yang做zuo時shi必bi須xu小xiao心xin謹jin慎shen。在zai一yi些xie電dian路lu中zhong,這zhe種zhong做zuo法fa可ke能neng是shi完wan全quan不bu能neng接jie受shou的de。
問題是我們(包括其他運算放大器廠商)並沒有總是說明這些鉗位的存在。即使有所說明,我們可能也不會做詳細的解釋或者闡述。也許我們應該說:“用作比較器時,請小心謹慎!”產(chan)品(pin)說(shuo)明(ming)書(shu)的(de)作(zuo)者(zhe)們(men)通(tong)常(chang)也(ye)隻(zhi)是(shi)假(jia)設(she)您(nin)肯(ken)定(ding)會(hui)把(ba)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)當(dang)作(zuo)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)用(yong)。最(zui)近(jin),我(wo)們(men)在(zai)美(mei)國(guo)亞(ya)利(li)桑(sang)那(na)州(zhou)圖(tu)森(sen)產(chan)品(pin)部(bu)召(zhao)開(kai)了(le)一(yi)個(ge)會(hui)議(yi)。會(hui)議(yi)決(jue)定(ding),我(wo)們(men)以(yi)後(hou)將(jiang)會(hui)更(geng)加(jia)清(qing)楚(chu)地(di)說(shuo)明(ming)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)。但(dan)是(shi),現(xian)在(zai)已(yi)經(jing)生(sheng)產(chan)出(chu)來(lai)的(de)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)怎(zen)麼(me)辦(ban)呢(ne)?下(xia)列(lie)指(zhi)導(dao)建(jian)議(yi)可(ke)能(neng)會(hui)對(dui)您(nin)有(you)所(suo)幫(bang)助(zhu):
一般而言,雙極NPN 晶體管運算放大器都有輸入鉗位,例如:OP07、OPA227 和OPA277 等。uA741 是一個例外,它具有NPN 輸入晶體管,並且有一些為NPN 提供固有保護的附加串聯橫向PNP。
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使用橫向PNP 輸入晶體管的通用運算放大器一般沒有輸入鉗位,例如:LM324" target="_blank" title="Link to Product Folder">LM324、LM358" target="_blank" title="Link to Product Folder">LM358、OPA234" target="_blank" title="Link to Product Folder">OPA234、OPA2251" target="_blank" title="Link to Product Folder">OPA2251 和OPA244" target="_blank" title="Link to Product Folder">OPA244。這些運算放大器一般為“單電源”類型,其意味著它們擁有一個擴展至負電源端(或者稍低)degongmofanwei。shurupianzhidianliuweiyigefushushi,biaoshishurupianzhidianliuzishuruyinjiaoliuchu。zheshi,womentongchangkeyirendingtamenweizheleiyunsuanfangdaqi。danshi,xuyaozhuyideshi,shiyongPNP 輸入的高速運算放大器一般有輸入鉗位,而這些PNP 是一些具有更低擊穿電壓的垂直PNP。
更高電壓(一般大於20V)下工作的JFET 和CMOS fangdaqi,kenengyouyekenengmeiyouqianwei。zhezhongbuquedingxing,yaoqiuninjinxinggengduozaixidejianzha。suoyonggongyihejingtiguanleixingdetexing,juedingleqineibushifoucunzaiqianwei。
大多數低壓CMOS 運算放大器都沒有鉗位。自動歸零或者斬波器類型是一個特例,其可能具有類似鉗位的行為表現。
底線是……如(ru)果(guo)您(nin)考(kao)慮(lv)把(ba)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)用(yong)作(zuo)比(bi)較(jiao)器(qi),請(qing)一(yi)定(ding)小(xiao)心(xin)謹(jin)慎(shen)。仔(zai)細(xi)閱(yue)讀(du)產(chan)品(pin)說(shuo)明(ming)書(shu),不(bu)要(yao)漏(lou)掉(diao)一(yi)點(dian)信(xin)息(xi),包(bao)括(kuo)應(ying)用(yong)部(bu)分(fen)的(de)一(yi)些(xie)注(zhu)解(jie)內(nei)容(rong)。在(zai)電(dian)路(lu)試(shi)驗(yan)板(ban)或(huo)者(zhe)樣(yang)機(ji)中(zhong)驗(yan)證(zheng)其(qi)表(biao)現(xian),查(zha)看(kan)一(yi)個(ge)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)對(dui)另(ling)一(yi)個(ge)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)的(de)影(ying)響(xiang)。不(bu)要(yao)依(yi)賴(lai)SPICE 宏hong模mo型xing。一yi些xie宏hong模mo型xing可ke能neng並bing不bu包bao括kuo對dui鉗qian位wei建jian模mo的de一yi些xie額e外wai組zu件jian。另ling外wai,當dang您nin笨ben手shou笨ben腳jiao地di把ba運yun算suan放fang大da器qi從cong一yi個ge軌gui移yi動dong到dao另ling一yi個ge軌gui時shi可ke能neng出chu現xian其qi他ta一yi些xie現xian象xiang,我wo們men可ke能neng無wu法fa精jing確que地di對dui這zhe些xie現xian象xiang建jian模mo。
許多人偶爾會把運算放大器當比較器使用。一般而言,當您隻需要一個簡單的比較器,並且您在四運算放大器封裝中還有一個“多餘”運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)時(shi),這(zhe)種(zhong)做(zuo)法(fa)是(shi)可(ke)行(xing)的(de)。穩(wen)定(ding)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)運(yun)行(xing)所(suo)需(xu)的(de)相(xiang)位(wei)補(bu)償(chang)意(yi)味(wei)著(zhe)把(ba)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)用(yong)作(zuo)比(bi)較(jiao)器(qi)時(shi)其(qi)速(su)度(du)會(hui)非(fei)常(chang)的(de)低(di),但(dan)是(shi)如(ru)果(guo)對(dui)速(su)度(du)要(yao)求(qiu)不(bu)高(gao),則(ze)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)可(ke)以(yi)滿(man)足(zu)需(xu)求(qiu)。偶(ou)爾(er)會(hui)有(you)人(ren)問(wen)到(dao)我(wo)們(men)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)的(de)這(zhe)種(zhong)使(shi)用(yong)方(fang)法(fa)。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)有(you)時(shi)有(you)效(xiao),有(you)時(shi)卻(que)不(bu)如(ru)人(ren)們(men)預(yu)期(qi)的(de)那(na)樣(yang)效(xiao)果(guo)好(hao)。為(wei)什(shen)麼(me)會(hui)出(chu)現(xian)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)呢(ne)?
許多運算放大器都在輸入端之間有電壓鉗位,其大多數一般都使用背靠背二極管(有時使用兩個或者更多的串聯二極管)來實施。這些二極管保護輸入晶體管免受其基極結點反向擊穿的損害。差動輸入為約6V 時便會出現許多IC 工藝擊穿,這會極大地改變或者損壞晶體管。下圖顯示了NPN 輸入級,D1 和D2 提供了這種保護功能。
在(zai)大(da)多(duo)數(shu)常(chang)見(jian)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)應(ying)用(yong)中(zhong),輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)均(jun)約(yue)為(wei)零(ling)伏(fu),其(qi)根(gen)本(ben)無(wu)法(fa)開(kai)啟(qi)這(zhe)些(xie)二(er)極(ji)管(guan)。但(dan)是(shi)很(hen)明(ming)顯(xian),對(dui)於(yu)比(bi)較(jiao)器(qi)的(de)運(yun)行(xing)而(er)言(yan),這(zhe)種(zhong)保(bao)護(hu)便(bian)成(cheng)了(le)問(wen)題(ti)。在(zai)一(yi)個(ge)輸(shu)入(ru)拖(tuo)拽(zhuai)另(ling)一(yi)個(ge)輸(shu)入(ru)(以一種討厭的方式拉其電壓)以前,差動電壓範圍(約0.7V)受shou限xian。盡jin管guan如ru此ci,但dan我wo們men還hai是shi可ke以yi把ba運yun算suan放fang大da器qi用yong作zuo比bi較jiao器qi。但dan是shi,在zai我wo們men這zhe樣yang做zuo時shi必bi須xu小xiao心xin謹jin慎shen。在zai一yi些xie電dian路lu中zhong,這zhe種zhong做zuo法fa可ke能neng是shi完wan全quan不bu能neng接jie受shou的de。
問題是我們(包括其他運算放大器廠商)並沒有總是說明這些鉗位的存在。即使有所說明,我們可能也不會做詳細的解釋或者闡述。也許我們應該說:“用作比較器時,請小心謹慎!”產(chan)品(pin)說(shuo)明(ming)書(shu)的(de)作(zuo)者(zhe)們(men)通(tong)常(chang)也(ye)隻(zhi)是(shi)假(jia)設(she)您(nin)肯(ken)定(ding)會(hui)把(ba)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)當(dang)作(zuo)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)用(yong)。最(zui)近(jin),我(wo)們(men)在(zai)美(mei)國(guo)亞(ya)利(li)桑(sang)那(na)州(zhou)圖(tu)森(sen)產(chan)品(pin)部(bu)召(zhao)開(kai)了(le)一(yi)個(ge)會(hui)議(yi)。會(hui)議(yi)決(jue)定(ding),我(wo)們(men)以(yi)後(hou)將(jiang)會(hui)更(geng)加(jia)清(qing)楚(chu)地(di)說(shuo)明(ming)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)。但(dan)是(shi),現(xian)在(zai)已(yi)經(jing)生(sheng)產(chan)出(chu)來(lai)的(de)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)怎(zen)麼(me)辦(ban)呢(ne)?下(xia)列(lie)指(zhi)導(dao)建(jian)議(yi)可(ke)能(neng)會(hui)對(dui)您(nin)有(you)所(suo)幫(bang)助(zhu):
一般而言,雙極NPN 晶體管運算放大器都有輸入鉗位,例如:OP07、OPA227 和OPA277 等。uA741 是一個例外,它具有NPN 輸入晶體管,並且有一些為NPN 提供固有保護的附加串聯橫向PNP。

使用橫向PNP 輸入晶體管的通用運算放大器一般沒有輸入鉗位,例如:LM324" target="_blank" title="Link to Product Folder">LM324、LM358" target="_blank" title="Link to Product Folder">LM358、OPA234" target="_blank" title="Link to Product Folder">OPA234、OPA2251" target="_blank" title="Link to Product Folder">OPA2251 和OPA244" target="_blank" title="Link to Product Folder">OPA244。這些運算放大器一般為“單電源”類型,其意味著它們擁有一個擴展至負電源端(或者稍低)degongmofanwei。shurupianzhidianliuweiyigefushushi,biaoshishurupianzhidianliuzishuruyinjiaoliuchu。zheshi,womentongchangkeyirendingtamenweizheleiyunsuanfangdaqi。danshi,xuyaozhuyideshi,shiyongPNP 輸入的高速運算放大器一般有輸入鉗位,而這些PNP 是一些具有更低擊穿電壓的垂直PNP。

更高電壓(一般大於20V)下工作的JFET 和CMOS fangdaqi,kenengyouyekenengmeiyouqianwei。zhezhongbuquedingxing,yaoqiuninjinxinggengduozaixidejianzha。suoyonggongyihejingtiguanleixingdetexing,juedingleqineibushifoucunzaiqianwei。
大多數低壓CMOS 運算放大器都沒有鉗位。自動歸零或者斬波器類型是一個特例,其可能具有類似鉗位的行為表現。
底線是……如(ru)果(guo)您(nin)考(kao)慮(lv)把(ba)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)用(yong)作(zuo)比(bi)較(jiao)器(qi),請(qing)一(yi)定(ding)小(xiao)心(xin)謹(jin)慎(shen)。仔(zai)細(xi)閱(yue)讀(du)產(chan)品(pin)說(shuo)明(ming)書(shu),不(bu)要(yao)漏(lou)掉(diao)一(yi)點(dian)信(xin)息(xi),包(bao)括(kuo)應(ying)用(yong)部(bu)分(fen)的(de)一(yi)些(xie)注(zhu)解(jie)內(nei)容(rong)。在(zai)電(dian)路(lu)試(shi)驗(yan)板(ban)或(huo)者(zhe)樣(yang)機(ji)中(zhong)驗(yan)證(zheng)其(qi)表(biao)現(xian),查(zha)看(kan)一(yi)個(ge)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)對(dui)另(ling)一(yi)個(ge)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)的(de)影(ying)響(xiang)。不(bu)要(yao)依(yi)賴(lai)SPICE 宏hong模mo型xing。一yi些xie宏hong模mo型xing可ke能neng並bing不bu包bao括kuo對dui鉗qian位wei建jian模mo的de一yi些xie額e外wai組zu件jian。另ling外wai,當dang您nin笨ben手shou笨ben腳jiao地di把ba運yun算suan放fang大da器qi從cong一yi個ge軌gui移yi動dong到dao另ling一yi個ge軌gui時shi可ke能neng出chu現xian其qi他ta一yi些xie現xian象xiang,我wo們men可ke能neng無wu法fa精jing確que地di對dui這zhe些xie現xian象xiang建jian模mo。
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