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dangbijiaoqishiyong。ruguoduisuduyaoqiubugao,zeyunsuanfangdaqikeyimanzuxuqiu。ouerhuiyourenwendaowomenyunsuanfangdaqidezhezhongshiyongfangfa。zhezhongfangfayoushiyouxiao,youshiquebururenmenyuqidenayangxiaoguohao。weishenmehuichuxianzhezhongqingkuangne?
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。
zaidaduoshuchangjianyunsuanfangdaqiyingyongzhong,shurudianyajunyueweilingfu,qigenbenwufakaiqizhexieerjiguan。danshihenmingxian,duiyubijiaoqideyunxingeryan,zhezhongbaohubianchenglewenti。zaiyigeshurutuozhuailingyigeshuru(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)的de共gong模mo範fan圍wei。輸shu入ru偏pian置zhi電dian流liu為wei一yi個ge負fu數shu時shi,表biao示shi輸shu入ru偏pian置zhi電dian流liu自zi輸shu入ru引yin腳jiao流liu出chu。這zhe時shi,我wo們men通tong常chang可ke以yi認ren定ding它ta們men為wei這zhe類lei運yun算suan放fang大da器qi。但dan是shi,需xu要yao注zhu意yi的de是shi,使shi用yongPNP 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 放(fang)大(da)器(qi),可(ke)能(neng)有(you)也(ye)可(ke)能(neng)沒(mei)有(you)鉗(qian)位(wei)。這(zhe)種(zhong)不(bu)確(que)定(ding)性(xing),要(yao)求(qiu)您(nin)進(jin)行(xing)更(geng)多(duo)仔(zai)細(xi)的(de)檢(jian)查(zha)。所(suo)用(yong)工(gong)藝(yi)和(he)晶(jing)體(ti)管(guan)類(lei)型(xing)的(de)特(te)性(xing),決(jue)定(ding)了(le)其(qi)內(nei)部(bu)是(shi)否(fou)存(cun)在(zai)鉗(qian)位(wei)。
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laiSPICE 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。
zaidaduoshuchangjianyunsuanfangdaqiyingyongzhong,shurudianyajunyueweilingfu,qigenbenwufakaiqizhexieerjiguan。danshihenmingxian,duiyubijiaoqideyunxingeryan,zhezhongbaohubianchenglewenti。zaiyigeshurutuozhuailingyigeshuru(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)的de共gong模mo範fan圍wei。輸shu入ru偏pian置zhi電dian流liu為wei一yi個ge負fu數shu時shi,表biao示shi輸shu入ru偏pian置zhi電dian流liu自zi輸shu入ru引yin腳jiao流liu出chu。這zhe時shi,我wo們men通tong常chang可ke以yi認ren定ding它ta們men為wei這zhe類lei運yun算suan放fang大da器qi。但dan是shi,需xu要yao注zhu意yi的de是shi,使shi用yongPNP 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 放(fang)大(da)器(qi),可(ke)能(neng)有(you)也(ye)可(ke)能(neng)沒(mei)有(you)鉗(qian)位(wei)。這(zhe)種(zhong)不(bu)確(que)定(ding)性(xing),要(yao)求(qiu)您(nin)進(jin)行(xing)更(geng)多(duo)仔(zai)細(xi)的(de)檢(jian)查(zha)。所(suo)用(yong)工(gong)藝(yi)和(he)晶(jing)體(ti)管(guan)類(lei)型(xing)的(de)特(te)性(xing),決(jue)定(ding)了(le)其(qi)內(nei)部(bu)是(shi)否(fou)存(cun)在(zai)鉗(qian)位(wei)。
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