运算放大器威廉希尔官方网站
对两个或多个数据项进行比较,以确定它们是否相等,或确定它们之间的大小关系及排列顺序称为比较。 能够实现这种比较功能的威廉希尔官方网站 或装置称为比较器。 比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的威廉希尔官方网站 。比较器的两路输入为模拟信号,输出则为二进制信号0或1,当输入电压的差值增大或减小且正负符号不变时,其输出保持恒定。
运放是运算放大器的简称。在实际威廉希尔官方网站 中,通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。由于早期应用于模拟计算机中,用以实现数学运算,故得名“运算放大器”,此名称一直延续至今。运放是一个从功能的角度命名的威廉希尔官方网站 单元,可以由分立的器件实现,也可以实现在半导体芯片当中。随着半导体技术的发展,如今绝大部分的运放是以单片的形式存在。现今运放的种类繁多,广泛应用于几乎所有的行业当中。
1、散热风扇自动控制威廉希尔官方网站
一些大功率器件或模块在工作时会产生较多热量使温度升高,一般采用散热片并用风扇来冷却以保证正常工作。这里介绍一种极简单的温度控制威廉希尔官方网站 ,如图7所示。负温度系数(NTC)热敏电阻RT粘贴在散热片上检测功率器件的温度(散热片上的温度要比器件的温度略低一些),当5V电压加在RT及R1电阻上时,在A点有一个电压VA。当散热片上的温度上升时,则热敏电阻RT的阻值下降,使VA上升。RT的温度特性如图8所示。它的电阻与温度变化曲线虽然线性度并不好,但是它是单值函数(即温度一定时,其阻值也是一定的单值)。如果我们设定在80℃时应接通散热风扇,这80℃即设定的阈值温度TTH,在特性曲线上可找到在80℃时对应的RT的阻值。R1的阻值是不变的(它安装在威廉希尔官方网站 板上,在环境温度变化不大时可认为R1值不变),则可以计算出在80℃时的VA值。
R2与RP组成分压器,当5V电源电压是稳定电压时(电压稳定性较好),调节RP可以改变VB的电压(电位器中心头的电压值)。VB值为比较器设定的阈值电压,称为VTH。
设计时希望散热片上的温度一旦超过80℃时接通散热风扇实现散热,则VTH的值应等于80℃时的K值。一旦VA》VTH,则比较器输出低电平,继电器K吸合,散热风扇(直流电机)得电工作,使大功率器件降温。VA、VTH电压变化及比较器输出电压Vout的特性如图9所示。这里要说清楚的是在VA开始大于VTH时,风扇工作,但散热体有较大的热量,要经过一定时问才能把温度降到80℃以下。
从图7可看出,要改变阈值温度TTH十分方便,只要相应地改变VTH值即可。VTH值增大,TTH增大;反之亦然,调整十分方便。只要RT确定,RT的温度特性确定,则R1、R2、RP可方便求出(设流过RT、R1及R2、RP的电流各为0.1~0.5mA)。
2.窗口比较器
窗口比较器常用两个比较器组成(双比较器),它有两个阈值电压VTHH(高阈值电压)及VTHL(低阈值电压),与VTHH及VTHL比较的电压VA输入两个比较器。若VTHL≤VA≤VTHH,Vout输出高电平;若VA《VTHL,VA》VTHH,则Vout输出低电平,如图10所示。图10是一个冰箱报警器威廉希尔官方网站 。冰箱正常工作温度设为0~5℃,(0℃到5℃是一个“窗口”),在此温度范围时比较器输出高电平(表示温度正常);若冰箱温度低于0V或高于5℃,则比较器输出低电平,此低电平信号电压输入微控制器(μC)作报警信号。
温度传感器采用NTC热敏电阻RT,已知RT在0℃时阻值为333.1kΩ;5℃时阻值为258.3kΩ,则按1.5V工作电压及流过R1、RT的电流约1.5 uA,可求出R1的值。R1的值确定后,可计算出0℃时的VA值为0.5V(按图10中R1=665kΩ时),5℃时的VA值为0.42V,则VTHL=0.42V,VTHH=0.5V。若设R2=665kΩ,则按图11,可求出流过R2、R3、R4电阻的电流I=(1.5V-0.5V)/665kΩ=0.0015mA,按R4×I/=0.42V,可求出R4=280kΩ再按0.5V=(R3+R4)0.0015mA, 则可求出R3=53.3kΩ。
比较器和运放虽然在威廉希尔官方网站 图上符号相同,但这两种器件确有非常大的区别,一般不可以互换,区别如下:
(1)比较器的翻转速度快,大约在ns 数量级,而运放翻转速度一般为us 数量级(特殊的高速运放除外)。
(2)运放可以接入负反馈威廉希尔官方网站 ,而比较器则不能使用负反馈,虽然比较器也有同相和反相两个输入端,但因为其内部没有相位补偿威廉希尔官方网站 ,所以,如果接入负反馈,威廉希尔官方网站 不能稳定工作。内部无相位补偿威廉希尔官方网站 ,这也是比较器比运放速度快很多的主要原因。
(3)运放输出级一般采用推挽威廉希尔官方网站 ,双极性输出。而多数比较器输出级为集电极开路结构,所以需要上拉电阻,单极性输出,容易和数字威廉希尔官方网站 连接。
1、放大器与比较器的主要区别是闭环特性!
放大器大都工作在闭环状态,所以要求闭环后不能自激。而比较器大都工作在开环状态更追求速度。对于频率比较低的情况放大器完全可以代替比较器(要主意输出电平),反过来比较器大部分情况不能当作放大器使用。因为比较器为了提高速度进行优化,这种优化却减小了闭环稳定的范围。而运放专为闭环稳定范围进行优化,故降低了速度。所以相同价位档次的比较器和放大器最好是各司其责。如同放大器可以用作比较器一样,也不能排除比较器也可以用作放大器。但是你为了让它闭环稳定所付出的代价可能超过加一个放大器!
换言之,看一个运放是当作比较器还是放大器就是看威廉希尔官方网站 的负反馈深度。所以,浅闭环的比较器有可能工作在放大器状态并不自激。但是一定要作大量的试验,以保证在产品的所有工作状态下都稳定!这时候你就要成本/风险仔细核算一下了。
2、放大器和比较器如出一辙,简单的讲,比较器就是运放的开环应用,但比较器的设计是针对电压门限比较而用的,要求的比较门限精确,比较后的输出边沿上升或下降时间要短,输出符合TTL/CMOS 电平/或OC 等,不要求中间环节的准确度,同时驱动能力也不一样。一般情况:用运放做比较器,多数达不到满幅输出,或比较后的边沿时间过长,因此设计中少用运放做比较器为佳。
1、供电电源不同
运放:常用供电±15V;+15V;
比较器:常用供电+15V;±15V;+5V。
2、供电引脚
8脚器件相同。14脚器件:
运放:4、11为供电引脚;
比较器:3、12为供电引脚。
3、反馈回路
运放:有负反馈回路;
比较器:无负反馈回路,可能有正反馈回路,但反馈电阻为百千欧级。
4、输出端
运放:无上拉电阻,输出电压为0V或较低电压,不会出现±15V等高电平。
比较器:(常用开路集成极输出)有上拉电阻,输出仅为高、低电平(即对应电源的正、负电位),没有第三种电平值输出。
5、输入端
运放:两输入端之间电压差为0V,即等电位。
比较器:两输入端之间有明显电压差,其中之一为基准(比较)电压,其中之二为输入信号,输入信号和基准电压相等的概率近乎为0。
第5项判断准确度较高。而在故障状态,需要各项综合测量,更为准确。
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