차동 연산 증폭기와 비교기의 차이점

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차동 연산 증폭기와 비교기의 차이점은 무엇입니까? 비교기가 두 가지 값 (공급 값) 만 줄 수 있다는 것을 알고 있습니다.

차동 연산 증폭기는 입력 간의 차이를 증폭하지만 비교기는 동일하지 않아야합니까? 구체적인 차이점은 무엇입니까?

operational-amplifier comparator differential

— 사용자
소스

텍사스 인스트루먼트는 그것에 대한 메모를 가지고 있지만 더 이상 찾을 수 없습니다. 제목은 "오퍼 앰프와 비교기 : 혼동하지 마십시오"라는 문구에 나오는 내용이었습니다.

— Renan

SLOA067 이었지만 사이트에서 제거했습니다. 인터넷은 메모리가 길다. bytebucket.org/intelligentagent/replicape/raw/…

— Fizz

참조 아래 널의 대답은 그 아래에있는 내 의견을.

— Fizz

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첫 번째 근사치로서 차이는 없습니다. 비슷한 질문은 "DC 모터와 발전기의 차이점은 무엇입니까?"입니다. 어느 쪽이든 용량에 관계없이 작동하지만 각각은 의도 된 용도에 따라 다른 것을 희생하여 특정 품질을 최대화하도록 최적화되어 있습니다.

공통 연산 증폭기 TL072 및 공통 비교기 LM339 의 내부 회로도를 비교해 보겠습니다 .

TL072

TL072 회로도

LM339

LM339 회로도

공통 사항 :

차동 쌍 입력
매우 높은 이득

차이점 :

TL072는 입력에 JFET를 사용합니다. 이는 JFET가 매우 높은 입력 임피던스를 제공하기 때문에 연산 증폭기에 바람직하기 때문입니다. 대부분의 연산 증폭기 분석에서는 바이어스 전류 (입력을 통해 이동하는 전류)가 0이라고 가정하지만 입력 임피던스가 무한한 경우에만 해당됩니다. 비교기의 경우 소스를 과도하게로드하지 않도록 높은 입력 임피던스를 원하지만 입력 임피던스가 매우 높은 것은 중요하지 않습니다 .
LM339에는 오픈 컬렉터 출력이 있습니다. 비교기의 경우 풀업 저항을 통해 여러 출력 전압과 인터페이스하거나 유선 또는 버스를 간단하게 구현할 수 있기 때문에 이것이 좋습니다. 일반적으로 op 앰프가 전류를 싱킹하는 것만 큼 전류를 소싱하는 데 우수하므로 출력 파형이 대칭이되기 때문에 op 앰프에 대해서는 이것을 원하지 않습니다. TL072의 NPN-PNP 푸시 풀 쌍 출력에 주목하십시오.
$V_{cc}$ $\pm 10V$ $Vcc = 15V$ $2k\Omega$

숙련 된 IC 설계자는 회로도만으로도 더 많은 차이점을 지적 할 수 있습니다. 나는 그중 하나가 아니지만 데이터 시트의 차이점을 볼 수 있습니다. 예를 들어, LM339에 공통 모드 또는 전원 공급 장치 제거율, 고조파 왜곡 또는 잡음 지수가 전혀 지정되어 있지 않습니다. 이것들은 비교기에 대해 측정 될 수 있으며, 모든 연산 증폭기 데이터 시트에서 찾을 수 있지만, 비교기 어플리케이션의 경우 이러한 매개 변수는 특별히 관련이 없으므로 지정되지 않았으며, 지정된 경우에는 가난한.

따라서 모든 요구 사항에 따라 요구 사항이 매우 까다 롭지 않으면 연산 증폭기를 비교기로 사용하거나 비교기를 연산 증폭기로 사용할 수 있습니다. 부품을 지정하는 방법이 다르면 사양에서 부품이 어떻게 작동하는지 알 수 없을 수도 있습니다.

— 필 프로스트
소스

Lm339를 차동 Op.amp로 상상하기가 다소 어려워요. 오픈 컬렉터 출력은 2 개의 값만 허용합니다.

— user25282

@ user25282 오픈 콜렉터 출력과는 아무런 관련이 없습니다. 기본 클래스 A 공통 이미 터 증폭기는 오픈 콜렉터 출력과 같지만 트랜지스터가 활성 영역에서 작동합니다. 이것은 원하는 작동 모드가 아니기 때문에 입력이이 상황을 초래할 가능성을 줄이려면 이득이 너무 높은 이유입니다. 따라서 작동하려면 부정적인 피드백이 필요합니다. 연산 증폭기도 마찬가지입니다.

— Phil Frost

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@ user25282-Am LM339와 LM324는 매우 유사한 장치입니다. thyat AFAIK는 원래 같은 시간에 (오래 전에) 같은 디자이너로부터 왔지만 1은 비교기이고 2는 opamp입니다. 초기 Lm339 앱 노트를 살펴보면 낮은 대역폭 opamp로 사용할 ccts를 찾을 수 있습니다. 비교기는 깨끗하게 전환하도록 최적화되어 있으며 선형 조건에서 선형성과 안정성에 덜주의를 기울일 수 있습니다.

— Russell McMahon

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@ user25282 사실, 내가 링크 한 LM339 데이터 시트를 확인하십시오. 그림 33에는 삼각파 출력이있는 VCO가 있습니다. LM339에서 출력이 높거나 낮을 수 있습니다.

— Phil Frost

1

@sandos 오픈 컬렉터 출력을 가진 비교기라면 반대입니다. 게이트를 접지로 끌어 당기는 것이 좋지만 Vcc까지 끌어 올리려면 풀업 저항의 임피던스를 거쳐야합니다. 연산 증폭기가 더 나을 수도 있지만, 모든 연산 증폭기가 정전 용량 부하를 구동하는 데 적합하지는 않습니다. 그러나 실제로 MOSFET 게이트를 구동하기위한 최상의 솔루션은 MOSFET 게이트 드라이버 IC입니다.

— Phil Frost

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만약 당신 이 Saturation 에서 Differential amplifier 를 작동한다면 그것들은 동일합니다 . 그리고 그것은 Comparator의 기능을 수행합니다.

그러나 기본적으로 차동 증폭기는 ANALOG DOMAIN에 연결 하는 증폭기입니다.

비교기는 입력 전압 과 기준 전압을 비교 하고 공급 Vdd 또는 Vss를 제공합니다 .이 이진 동작은이를 DIGITAL DOMAIN 으로 가져옵니다 .

— 비비
소스

3

비교기는 다르게 최적화 되었기 때문에 개념적으로 동일하지만 항상 교환 가능한 것은 아닙니다.

— Scott Seidman 2016 년

so ... 비교기 출력은 어떻게 Vcc +와

— Vcc-를 제공합니까?

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비교기는 출력 스테이지의 포화 상태에서 빠르게 복구하도록 최적화되어있어 속도에 좋습니다. 대부분의 비교기에는 오픈 컬렉터 또는 오픈 드레인 출력 스테이지가 있으므로 창 비교기를 쉽게 만들거나 OR을 쉽게 수행 할 수 있습니다.

— jippie

@ user25282 + Vcc 및 -Vcc 는 증폭기를 사용하여 비교기 를 만드는 경우에 문제가됩니다 (작동). 게인을 매우 높게 만들면 (보통 개방 루프에서 op-amp를 사용하여) 최소한의 전압 차이에서도 증폭기가 빠르게 포화 상태가됩니다.

— vvy

@vvy 나는 당신의 요점을 참조하십시오. Aol이 매우 높기 때문에 작은 변화는 그것을 포화 상태로 만들 것입니다 .. 그러나 차등 op는 어떻습니까. amp cirquitry .. 저항에 의해 제어

— 되는가

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TI 애플리케이션 보고서 연산 증폭기 및 비교기-혼동하지 마십시오! ¹ 은 연산 증폭기와 비교기의 정보 비교를 제공합니다. 보고서에서 강조 표시된 요점을 요약하면 다음과 같습니다.

비교기의 출력은 때때로 디지털 작동을위한 오픈 컬렉터 / 드레인입니다. NAND 게이트를 형성하기 위해 여러 비교기의 출력을 함께 묶을 수 있습니다.

그러나 연산 증폭기의 출력은 항상 아날로그이며 선형 작동을위한 것입니다.
비교기는 일반적으로 개방 루프로 작동하는 반면, 연산 증폭기는 일반적으로 폐쇄 루프로 작동합니다. 그러나 히스테리시스를 추가하기 위해 비교기 를 폐쇄 루프와 함께 사용할 수 있습니다.

$V_{H} = \frac{{아르 자형}_{피}}{{아르 자형}_{피} + {아르 자형}_{H}}$ $V_H = \frac{R_P}{R_P + R_H}$
개방 루프 용으로 구성된 경우 연산 증폭기를 비교기로 사용할 수 있지만 권장되지는 않습니다.

폐 루프 작동을위한 연산 증폭기는 폐 루프 애플리케이션에 최적화되어 있습니다. 연산 증폭기가 개방 루프로 사용될 때의 결과는 예측할 수 없습니다. Texas Instruments를 포함한 반도체 제조업체는 개방형 루프 애플리케이션에 사용되는 연산 증폭기의 작동을 보증 할 수 없습니다. 연산 증폭기에 사용되는 아날로그 출력 트랜지스터는 아날로그 파형의 출력을 위해 설계되었으므로 선형 영역이 큽니다. 트랜지스터는 포화 전에 선형 영역에서 막대한 시간을 소비하여 상승 및 하강 시간을 길게 만듭니다.

...

빠른 응답 시간을 가진 비교기를 필요로하는 설계자에게는 연산 증폭기 출력 스테이지의 설계가 나쁜 소식이다. 연산 증폭기 출력단에 사용되는 트랜지스터는 스위칭 트랜지스터가 아닙니다. 이들은 아날로그 파형의 정확한 표현을 출력하도록 설계된 선형 장치입니다. 포화 상태 인 경우 예상보다 많은 전력을 소비 할뿐만 아니라 잠길 수도 있습니다. 복구 시간은 매우 예측할 수 없습니다. 장치의 한 배치는 마이크로 초 단위로, 다른 배치는 10 초 단위로 복구 할 수 있습니다. 복구 시간은 테스트 할 수 없으므로 지정되지 않았습니다. 장치에 따라 전혀 복구되지 않을 수 있습니다. 출력 트랜지스터의 가파른 파괴는 일부 레일-투-레일 장치에서 뚜렷한 가능성입니다.

_{"오퍼 앰프 및 비교기-혼동하지 마십시오!", Bruce Carter, 7-8 페이지}

전반적으로 선형 연산에는 연산 증폭기가, 전압 비교에는 비교기가 권장됩니다. 인 가능한 개방 루프 구성 비교기 특정 연산 증폭기를 사용하는 것이 있지만, 이와 같은 모드의 성능을 비교하는 비교기 나쁨 및 / 또는 예측할 수있을 것이다. 이러한 구성에 사용하면 일부 연산 증폭기가 손상 될 수 있습니다.

¹ 이상하게도 문서 (문헌 ID SLOA067)는 일반 문헌 링크 ( http://www-s.ti.com/sc/techlit/sloa067 ) 나 TI 웹 사이트 에서 제목 또는 문헌 ID를 검색 하여 찾을 수 없습니다 . 다른 사이트의 문서 사본에 연결했습니다.

— 없는
소스

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SLOA067이 사라진 이유는이 자료가 Bruce Carter의 책 (모두를위한 연산 증폭기) books.google.com/books?id=nnCNsjpicJIC&pg=PA536 에도 나와 있기 때문이라고 생각합니다 . Analog Devices는 비슷한 앱 노트를 가지고 있습니다 : analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/…

— Fizz

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@RespawnedFluff 아아, 잘 찾아라! 아마 그거야.

— Null

1

영어로:

비교기는 부울 / 디지털 값을 반환합니다. 입력 A가 입력 B보다 높으면 0, 그렇지 않으면 1입니다.

차동 연산 증폭기는 아날로그 값, 즉 입력 간 차이에 연산 증폭기 별 승수 (증폭)를 곱한 값을 출력합니다.

mathy에서 :

차동 연산 증폭기는 다음과 같습니다.

에프 ({나는}_{1}, {나는}_{2}) = | {나는}_{1} - {나는}_{2} | \cdot 미디엄

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

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

비교기는 다음과 같습니다.

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

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

Ahh ... 비교기에는 항상 하나의 입력이 접지되어 있습니다. 따라서 Aol (c-0) = + Vss AOl (-c-0) = -Vss

— user25282

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@ user25282-비교기의 한 입력을 접지해야하는 이유는 없습니다. 데이터 시트에 지정된 입력 공통 모드 전압 범위에서 전압 레벨에 연결하는 경우 비교기에 대한 입력을 사용할 수 있습니다. 요컨대, 비교기는 종종 더 많은 마이너스 전력 핀을 GND에 연결하고 입력이 GND에 연결되면 비교기는 "비교"기능을 위해 쓸모 없게됩니다.

— Michael Karas

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실용적인 시스템 설계를 위해 고성능이 필요하지 않은 경우 연산 증폭기를 비교기로 사용할 수 있습니다. 그러나 비교기는 디지털 논리에 들어가도록 설계되는 경향이 있으므로 논리 호환 비교기를 쉽게 찾을 수 있습니다 (예 : 0 또는 5V의 출력). 또한 일부 연산 증폭기는 폐쇄 루프 구성에 사용하도록 설계 되었기 때문에 포화가 허용 될 때 이상한 일을합니다. 예를 들어, 복구 속도가 느려서 대부분의 비교기 응용 프로그램에는 바람직하지 않습니다.

— 주오 푸
소스