什么是运算放大器、比较器？-尊龙凯时ag旗舰

什么是运算放大器？

运算放大器(operational amplifier)是一种差分放大器，具有高输入电阻、低输出电阻、高开放增益（开环增益），并具有可放大 输入引脚与-输入引脚间的电压差的功能。
每个电路由正侧电源引脚、负侧电源引脚、 输入引脚、-输入引脚、输出引脚等5个引脚构成。

*通常电源、输入、输出分类以外的引脚名称未进行统一

信号电压v_s是通过电阻分压由信号源电阻r_s和运算放大器的输入电阻r_i分压而得，因此衰减的信号被输入运算放大器。
但是，当ri远远大于rs(r_i=∞)时，公式的第1项可视作近似于1、v_s=v_i。
关于以下第2项，放大了的输入电压avv_i被运算放大器的输出电阻r_o和负载电阻rl分压输出。
此时，当ro远远小于rl(r_o=0)时，第2项可近似于1，信号可在不衰减的状态下输出。
这样的运算放大器被称为理想运算放大器。
一般希望运算放大器具有高输入电阻、低输出电阻，尽量设计为接近理想运算放大器的电路结构。

信号电压v_s是通过电阻分压由信号源电阻r_s和运算放大器的输入电阻r_i分压而得，因此衰减的信号被输入运算放大器。
但是，当ri远远大于rs(r_i=∞)时，公式的第1项可视作近似于1、v_s=v_i。
关于以下第2项，放大了的输入电压avv_i被运算放大器的输出电阻r_o和负载电阻rl分压输出。
此时，当ro远远小于rl(r_o=0)时，第2项可近似于1，信号可在不衰减的状态下输出。
这样的运算放大器被称为理想运算放大器。
一般希望运算放大器具有高输入电阻、低输出电阻，尽量设计为接近理想运算放大器的电路结构。

运算放大器按其放大率放大引脚间的电压差，因此输出电压表示如下。

当运算放大器的开放增益a_v足够大时，可视为左边近似于0、v_s=v_out。
增益较低时，公式左边不可近似于0，这样，输出电压会发生误差。
之所以希望运算放大器有高开放增益，是因为通过该增益可尽量缩小输出电压误差。
高开放增益从其他角度来看，意味着应尽量减小 输入引脚和-输入引脚间的电位差。即，开放增益越大，v_in =v_in-的关系成立的可能性就越大。该 输入引脚和-输入引脚的电位基本相等的关系被称为虚短、虚断或虚拟接地。
构成负反馈电路使用时，该关系成立，可利用虚拟接地的特性设计应用电路。

什么是比较器

比较器(voltage comparator)的引脚结构与运算放大器相同，即由 输入引脚、-输入引脚、正侧电源引脚、负侧电源引脚、输出引脚等5个引脚构成。 该电路使用任一输入引脚为基准引脚来固定电压，放大该基准电压与输入另一个引脚的电压间的差，输出high或low。

输入引脚的电位 > -输入引脚的电位成立时，输出high级
-输入引脚的电位 > 输入引脚的电位成立时，输出low级

运算放大器与比较器的很大差异是有无相位补偿电容。
由于运算放大器构成负反馈电路使用，因此需要在ic内部设置防振相位补偿电容。
而比较器未构成负反馈电路，因此未内置相位补偿电容。
由于相位补偿电容限制了输入-输出间的响应时间，因此无相位补偿电容的比较器具有比运算放大器更好的响应性。
另一方面，根据该相位补偿电容的有无，将运算放大器作为比较器使用时，因受相位补偿电容限制，其响应性远远低于比较器。
运算放大器作为比较器使用时需要注意。