Operationsverstärker und Komparator ähneln sich im Aussehen und in den schematischen Symbolen, sodass es schwierig ist, sie zu unterscheiden, wenn das Logo poliert ist. Darüber hinaus verwechseln viele Einsteiger häufig Operationsverstärker mit Komparatoren, da in manchen Anwendungen Operationsverstärker in vielen Schaltungen als Komparatoren eingesetzt werden. In diesem Artikel werden diese Unterschiede erläutert. 

Abbildung 1 Schematische Darstellung der Operationsverstärker-Pins

Die Funktionen des Operationsverstärkers und Komparators werden wie folgt beschrieben

Ein Operationsverstärker ist ein analoger Chip zur Signalaufbereitung. Verstärken, filtern und summieren Sie beispielsweise die Signale.

Ein Komparator ist eine Schaltung, die ein analoges Spannungssignal mit einer Referenzspannung vergleicht.

Operationsverstärker werden in Gegenkopplungssystemen verwendet, während Komparatoren im Allgemeinen in Systemen mit offener Schleife verwendet werden. Auch bei der Entwicklung von Hysterese-Komparatoren kann eine positive Rückmeldung erfolgen.

a)  Die Reaktionsgeschwindigkeit des Operationsverstärkers hängt von der Anstiegsgeschwindigkeit ab. Wenn ein Schrittsignal eingegeben wird, wird der Operationsverstärker auf eine bestimmte Geschwindigkeit eingestellt, während der Komparator sofort umkippt.
b) Einige Hochspannungs-Operationsverstärker und bipolare (Trioden-)Prozess-Operationsverstärker verfügen über bidirektionale Klemmdioden zwischen den beiden Eingangspins (siehe Abbildung 2). Der Komparator verfügt über keine Diode mit bidirektionaler Klemmung und der Einfluss des Eingangssignals im Differenzmodus auf den Komparator ist gering. Wenn der Operationsverstärker als Komparator verwendet wird, muss daher beurteilt werden, ob ein Strombegrenzungswiderstand erforderlich ist, um ein Durchbrennen des Operationsverstärkers zu vermeiden.
C) Der Operationsverstärker misst seine Flip-Geschwindigkeit im Allgemeinen anhand der Bandbreite und der Anstiegsgeschwindigkeit, während der Komparator T PHL, T PLH, T Fall und Trese verwendet, um die Geschwindigkeit auszudrücken. Eine einfache Möglichkeit, die Komparatorgeschwindigkeit zu berechnen, ist:

d) Der Ausgang des Komparators kann das Potenzial der beiden Eingangsanschlüsse charakterisieren. Derzeit kann der Ausgang der meisten Komparatoren auf dem Markt mit TTL- und CMOS-Pegeln kompatibel sein, und der Ausgang des Komparators ist immer eine der positiven und negativen Stromschienen. Der Ausgang des Operationsverstärkers ist jedoch ein analoges Signal. Derzeit können Niederspannungs-CMOS-Operationsverstärker im Allgemeinen einen Rail-to-Rail-Ausgang erzielen.
E) Nachdem der Ausgang des Operationsverstärkers überlastet ist, dauert es eine lange Erholungszeit; Und die Überlast-Erholungszeit des Komparators ist sehr kurz.
F) Der Eingangs-Gleichtaktspannungsbereich einiger Operationsverstärker umfasst nicht die positive Stromschiene; Viele Komparatoreingänge werden auf der positiven Stromschiene unterstützt.
G) Der Operationsverstärker kann als Komparator verwendet werden (in einigen Situationen mit langsamem Flip), aber der Komparator kann nicht als Operationsverstärker verwendet werden.

Abbildung 2 Interner Eingangsschutzschaltkreis des Operationsverstärkers

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Unterschied zwischen dem Operationsverstärker und dem Komparator darin besteht, dass der Operationsbereich unterschiedlich ist und der Operationsverstärker im Allgemeinen im linearen Bereich (geschlossener Regelkreis) arbeitet. Eingangsspannung und Ausgangsspannung des linearen regionalen Operationsverstärkers stehen in einem bestimmten proportionalen Verhältnis, das zur Verstärkung genutzt werden kann.

Der Komparator arbeitet im nichtlinearen Bereich (Open Loop), das heißt, in diesem Bereich sind Ein- und Ausgang des Komparators nicht mehr proportional zueinander, es erfolgt also keine Verstärkung. Zu diesem Zeitpunkt hat sein Ausgang nur zwei Zustände, nämlich „hoher Pegel“ und „niedriger Pegel“, die die Konzepte „1“ und „0“ darstellen, wenn sie durch Zahlen dargestellt werden. Im Allgemeinen gibt es bei Allzweckverstärkern zwei Bereiche der Linearität und Nichtlinearität, beim Komparator gibt es jedoch nur einen Bereich der Nichtlinearität. Vereinfacht gesagt kann der Verstärker als Komparator verwendet werden (achten Sie auf den Gleichtakt-Eingangsspannungsbereich), wenn die Geschwindigkeitsanforderung nicht hoch ist, der Komparator jedoch nicht als Verstärker verwendet werden kann.

Ihre internen Schaltungsstrukturen sind unterschiedlich und die Ausgangsstufe des Operationsverstärkers ist im Allgemeinen eine Gegentaktschaltungsstruktur. Die Ausgangsstufe einiger Komparatoren ist jedoch eine Open-Drain- oder Open-Source-Architektur, die erfordert, dass der Pull-Up-Widerstand oder Pull-Down-Widerstand an die Spannung der nachfolgenden digitalen Schaltung angepasst ist.

Vergleich der Struktur von zusätzlichem Open-Drain-Ausgang und Push-Pull-Ausgang;

Tabelle 1 Vergleich zwischen Open-Drain-Ausgang und Push-Pull-Ausgang

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