Sự khác biệt giữa vi sai op amp và bộ so sánh

18

Sự khác biệt giữa amp op và bộ so sánh là gì? Tôi biết một bộ so sánh chỉ có thể cho tôi hai giá trị (các giá trị cung cấp).

Op amp vi sai khuếch đại sự khác biệt giữa các đầu vào ... nhưng một bộ so sánh không nên làm tương tự sau đó? Sự khác biệt cụ thể là gì?

operational-amplifier comparator differential

— người dùng25282
nguồn

Texas Cụ đã có một thông báo về điều đó, nhưng tôi không thể tìm thấy nó nữa. Tiêu đề là một cái gì đó dọc theo dòng "Op-amps và so sánh: đừng nhầm lẫn chúng".

— Renan

Đó là SLOA067, nhưng họ đã xóa nó khỏi trang web của họ. Internet có bộ nhớ dài [er] mặc dù. bytebucket.org/intellectagent/replicape/raw/ từ

— Fizz

Xem thêm câu trả lời của Null bên dưới và nhận xét của tôi bên dưới đó.

— Fizz

20

Là một xấp xỉ đầu tiên, không có sự khác biệt. Một câu hỏi tương tự có thể là "sự khác biệt giữa động cơ DC và máy phát điện là gì?" Ứng dụng này sẽ hoạt động ở một trong hai khả năng, nhưng mỗi cái đều được tối ưu hóa để tối đa hóa các phẩm chất nhất định bằng chi phí của người khác, theo ứng dụng dự định.

Hãy so sánh sơ đồ bên trong cho một op-amp phổ biến, TL072 và một bộ so sánh chung, LM339 :

TL072

Sơ đồ TL072

LM39

Sơ đồ LM39

Điểm chung:

đầu vào cặp vi sai
tăng rất cao

Sự khác biệt:

TL072 sử dụng JFE cho đầu vào. Điều này là do JFE cung cấp trở kháng đầu vào cực kỳ cao, đây là điều mong muốn đối với một op-amp. Hầu hết các phân tích op-amp giả định rằng các dòng điện phân cực (dòng điện di chuyển qua các đầu vào) bằng không, nhưng điều này chỉ đúng với mức độ trở kháng đầu vào là vô hạn. Đối với một bộ so sánh, bạn không muốn trở kháng đầu vào cao để tránh tải quá mức nguồn, nhưng điều đó không quá quan trọng vì trở kháng đầu vào rất cao.
LM339 có đầu ra bộ sưu tập mở . Đối với một bộ so sánh, điều này là tốt, bởi vì nó cho phép nó giao tiếp với bất kỳ số điện áp đầu ra nào thông qua một điện trở kéo lên, hoặc thực hiện một cách tầm thường một chiếc xe buýt có dây hoặc có dây. Bạn sẽ không muốn điều này cho op-amp, bởi vì thông thường, bạn muốn op-amp có khả năng tìm nguồn cung ứng tốt như chìm nó, để dạng sóng đầu ra của bạn đối xứng. Lưu ý đầu ra cặp kéo đẩy NPN-PNP của TL072.
LM339 có thể kéo đầu ra thấp đến 0,2V hoặc cao như , nhờ vào đầu ra của bộ thu mở. TL072 chỉ rõ một swing điện áp đầu ra của khi khi tải là ít hơn . $V_{cc}$ $\pm 10V$ $Vcc = 15V$ $2k\Omega$

Một nhà thiết kế vi mạch có kinh nghiệm có lẽ có thể chỉ ra nhiều sự khác biệt, chỉ từ sơ đồ. Tôi không phải là một trong số đó, nhưng tôi có thể thấy sự khác biệt trong bảng dữ liệu. Ví dụ: tôi không thấy tỷ lệ loại bỏ nguồn cung cấp năng lượng hoặc chế độ chung, độ méo sóng hài hoặc con số nhiễu được chỉ định ở tất cả cho LM339. Chúng có thể được đo cho một bộ so sánh và bạn sẽ tìm thấy chúng trong mọi biểu dữ liệu op-amp, nhưng đối với một ứng dụng so sánh, các tham số này không đặc biệt phù hợp, vì vậy chúng không được chỉ định, và nếu có, rất có thể chúng sẽ rất nghèo nàn.

Vì vậy, trong mọi trường hợp, bạn có thể sử dụng op-amp làm bộ so sánh hoặc bộ so sánh làm op-amp, nếu yêu cầu của bạn không đòi hỏi cao. Do sự khác biệt trong cách các bộ phận được chỉ định, có thể không thể biết được từ các thông số kỹ thuật cách nó sẽ thực hiện.

— Phil Frost
nguồn

Tôi hơi gặp khó khăn khi tưởng tượng Lm339 là một vi sai Op.amp .. Đầu ra của bộ sưu tập mở chỉ cho phép tôi 2 giá trị cao hoặc thấp ..

— user25282

@ user25282 đầu ra collector mở không có gì để làm với nó. Lớp sơ cấp Một bộ khuếch đại bộ phát chung giống như đầu ra của bộ thu mở, nhưng bóng bán dẫn đang hoạt động trong vùng hoạt động. Đây không phải là một chế độ hoạt động mong muốn, đó là lý do tại sao mức tăng rất cao: để giảm khả năng các đầu vào sẽ dẫn đến tình huống này. Vì vậy, bạn sẽ cần phản hồi tiêu cực để làm cho nó hoạt động. Điều tương tự cũng đúng với op-amp.

— Phil Frost

1

@ user25282 - Am LM339 và LM324 là những thiết bị rất giống nhau mà AFAIK đến từ cùng một nhà thiết kế ban đầu vào cùng một thời điểm (từ lâu rồi) nhưng thứ 1 là một bộ so sánh và thứ 2 là một opamp. Nhìn vào ghi chú ap Lm339 sớm và bạn sẽ tìm thấy ccts để sử dụng như một opamp băng thông thấp. Bộ so sánh được tối ưu hóa để chuyển đổi sạch sẽ và có thể ít chú ý đến tuyến tính và ổn định trong các điều kiện tuyến tính.

— Russell McMahon

1

@ user25282 trên thực tế, hãy xem bảng dữ liệu LM339 mà tôi đã liên kết; Hình 33 có VCO với đầu ra sóng tam giác. Bằng chứng là bạn có thể có đầu ra khác với mức cao hoặc thấp từ LM339.

— Phil Frost

1

@sandos Nếu đó là một bộ so sánh với đầu ra của bộ thu mở, thì ngược lại: thật tốt khi kéo cổng xuống đất, nhưng kéo nó lên Vcc đòi hỏi phải đi qua trở kháng của điện trở kéo lên. Một op-amp có thể tốt hơn, nhưng không phải tất cả các op-amp đều tốt trong việc điều khiển tải điện dung. Nhưng thực sự giải pháp tốt nhất để lái cổng MOSFET là IC điều khiển cổng MOSFET.

— Phil Frost

6

Chúng giống nhau nếu bạn vận hành bộ khuếch đại vi sai trong Saturation .. sau đó nó thực hiện chức năng của Bộ so sánh.

Nhưng về cơ bản, Bộ khuếch đại vi sai là Bộ khuếch đại đưa nó đến ANALOG DOMAIN

Một bộ so sánh đưa ra so sánh Điện áp đầu vào với Điện áp tham chiếu và đưa ra một trong hai Vdd hoặc Vss cung cấp , hành vi nhị phân này đưa nó vào DOM DOMAIN .

— vvy
nguồn

3

Về mặt khái niệm giống nhau nhưng không phải lúc nào cũng có thể hoán đổi cho nhau vì bộ so sánh được tối ưu hóa khác nhau.

— Scott Seidman

vì vậy ... Làm thế nào để một đầu ra so sánh chỉ đưa ra Vcc + và

— Vcc-

1

Một bộ so sánh được tối ưu hóa để phục hồi nhanh từ độ bão hòa của giai đoạn đầu ra, rất tốt cho tốc độ. Hầu hết các bộ so sánh có một bộ thu mở hoặc giai đoạn đầu ra mở, điều này giúp dễ dàng xây dựng các bộ so sánh cửa sổ hoặc OR'ing dễ dàng.

— jippie

@ user25282 + Vcc và -Vcc có vấn đề nếu chúng ta tạo bộ so sánh bằng bộ khuếch đại (hoạt động). Khi bạn đạt được mức tăng rất cao (thường bằng cách sử dụng op-amp trong vòng hở), bộ khuếch đại sẽ nhanh chóng đi vào trạng thái bão hòa ngay cả khi có sự chênh lệch điện áp ít nhất.

— vvy

@vvy tôi thấy quan điểm của bạn .. Vì Aol rất cao, những thay đổi nhỏ sẽ làm cho nó đi đến bão hòa .. nhưng còn về vi sai op. amp cirquitory .. Nó có được điều khiển bởi các điện trở không, nó phải là ..

— user25282

6

Báo cáo ứng dụng TI Op Amp và So sánh - Đừng nhầm lẫn chúng! ¹ cung cấp một so sánh thông tin của op amps so với so sánh. Tóm tắt các điểm được nêu trong báo cáo:

Đầu ra của bộ so sánh đôi khi là một bộ thu / mở cho hoạt động kỹ thuật số. Nhiều đầu ra của bộ so sánh có thể được gắn với nhau để tạo thành một cổng NAND:

Tuy nhiên, đầu ra của op amp luôn là tương tự, dành cho hoạt động tuyến tính.
Bộ so sánh thường được vận hành với một vòng lặp mở, trong khi các ampe kế thường được vận hành với một vòng khép kín. Một bộ so sánh có thể được sử dụng với một vòng khép kín để thêm độ trễ, mặc dù:

$V_{H} = = \frac{R_{P}}{R_{P} + R_{H}}$ $V_H = \frac{R_P}{R_P + R_H}$
Một op amp có thể được sử dụng như một bộ so sánh khi được cấu hình cho một vòng lặp mở, nhưng điều này không được khuyến khích:

Một op amp, được dành cho hoạt động vòng kín, được tối ưu hóa cho các ứng dụng vòng kín. Kết quả khi op amp được sử dụng vòng lặp mở là không thể đoán trước. Không có nhà sản xuất chất bán dẫn nào, kể cả Texas Cụ, có thể hoặc sẽ đảm bảo hoạt động của op amp được sử dụng trong một ứng dụng vòng lặp mở. Các bóng bán dẫn đầu ra tương tự được sử dụng trong op amps được thiết kế cho đầu ra của dạng sóng tương tự, và do đó có các vùng tuyến tính lớn. Các bóng bán dẫn sẽ dành một lượng thời gian không phù hợp trong vùng tuyến tính trước khi bão hòa, làm cho thời gian tăng và giảm kéo dài.

...

Thiết kế của một giai đoạn đầu ra op-amp là tin xấu cho nhà thiết kế, người cần một bộ so sánh với thời gian đáp ứng nhanh. Các bóng bán dẫn được sử dụng cho các giai đoạn đầu ra op-amp không chuyển đổi các bóng bán dẫn. Chúng là các thiết bị tuyến tính, được thiết kế để xuất ra biểu diễn chính xác của dạng sóng tương tự. Khi bão hòa, chúng có thể không chỉ tiêu thụ nhiều năng lượng hơn dự kiến mà còn có thể bám chặt. Thời gian phục hồi có thể rất khó lường. Một lô thiết bị có thể phục hồi tính bằng micrô giây, một lô khác trong 10 giây của mili giây. Thời gian phục hồi không được chỉ định, bởi vì nó không thể được kiểm tra. Tùy thuộc vào thiết bị, nó có thể không phục hồi hoàn toàn. Sự phá hủy các bóng bán dẫn đầu ra là một khả năng khác biệt trong một số thiết bị đường sắt.

_{"Op Amp và So sánh - Đừng nhầm lẫn chúng!", Bruce Carter, trang 7-8}

Nhìn chung, op amps được khuyến nghị cho hoạt động tuyến tính và bộ so sánh để so sánh điện áp. Có thể sử dụng một số op amp nhất định làm bộ so sánh với cấu hình vòng mở, nhưng hiệu suất trong chế độ như vậy sẽ kém và / hoặc không thể đoán trước được so với bộ so sánh. Và một số ampe kế có thể bị phá hủy khi được sử dụng trong cấu hình như vậy.

¹ Thật kỳ lạ, tài liệu (ID văn học SLOA067) không thể được tìm thấy tại liên kết tài liệu thông thường ( http://www-s.ti.com/sc/techlit/sloa067 ) cũng như bằng cách tìm kiếm tiêu đề hoặc ID tài liệu tại trang web của TI , vì vậy tôi đã liên kết với một bản sao của tài liệu từ một trang web khác.

— Vô giá trị
nguồn

1

Tôi nghĩ lý do cho sự biến mất của SLOA067 là vì tài liệu này cũng xuất hiện trong cuốn sách của Bruce Carter (Op Amps cho mọi người) Books.google.com/books?id=nnCNsjpicJIC&pg=PA536 Ông cũng là tác giả của SLOA067. Các thiết bị tương tự có một ghi chú ứng dụng tương tự: analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/ ám

— Fizz

1

@RespawnedFluff Ah, tìm tốt! Đó có lẽ là nó.

— Null

1

Bằng tiếng Anh:

Bộ so sánh trả về giá trị boolean / kỹ thuật số: 0 nếu đầu vào A cao hơn đầu vào B, 1 nếu không.

Một op-amp vi sai tạo ra một giá trị tương tự: sự khác biệt giữa các đầu vào, được nhân với một hệ số nhân cụ thể op-amp (khuếch đại).

Trong toán học:

Một op-amp vi sai giống như chức năng này:

f ({tôi}_{1}, {tôi}_{2}) = = | {tôi}_{1} - {tôi}_{2} | \cdot m

$f(i_1, i_2) = | i_1 - i_2 | \cdot m$

$f$ $i_1$ $i_2$ $m$

Một bộ so sánh giống như thế này:

f ({tôi}_{1}, {tôi}_{2}) = = {\begin{cases} 0, & {tôi}_{1} < {tôi}_{2}, \\ 1, & {tôi}_{1} \geq {tôi}_{2} \end{cases}

$f(i_1,i_2)=\begin{cases} 0, & i_1 < i_2, \\ 1, & i_1 \ge i_2 \end{cases}$

À ... Bộ so sánh luôn có một đầu vào được nối đất .. Vì vậy .. Aol (c-0) = + Vss AOl (-c-0) =

— -Vss

2

@ user25282 - KHÔNG có lý do gì để yêu cầu một đầu vào của bộ so sánh được căn cứ. Các đầu vào của bộ so sánh sẽ có thể được sử dụng tại các kết nối với các mức điện áp trong phạm vi của Điện áp chế độ chung đầu vào như được chỉ định trong bảng dữ liệu. Như một vấn đề quan trọng, các bộ so sánh thường sẽ có các chân nguồn âm hơn được nối với GND và nếu đầu vào cũng được kết nối với GND, bộ so sánh sẽ trở nên vô dụng đối với chức năng "so sánh" của nó.

— Michael Karas

1

Đối với thiết kế hệ thống thực tế, bạn có thể sử dụng op amp làm bộ so sánh nếu bạn không cần hiệu suất rất cao. Tuy nhiên, vì các bộ so sánh có xu hướng được thiết kế để đi vào logic kỹ thuật số, nên việc tìm các bộ so sánh tương thích logic sẽ dễ dàng hơn (ví dụ với đầu ra là 0 hoặc 5V). Ngoài ra, một số ampe kế làm những điều kỳ lạ khi chúng được phép bão hòa, vì chúng được thiết kế để được sử dụng trong các cấu hình vòng kín. Ví dụ, chúng có thể chậm phục hồi, điều không mong muốn đối với hầu hết các ứng dụng so sánh.

— Đậu phụ
nguồn