為什么不建議運算放大器當做比較器？

比較器是被設計用在開(kāi)環(huán)系統，運算放大器是被設計用于閉環(huán)系統，所以從系統設計的魯棒性上來(lái)看，切勿將運算放大器用作比較器。

然而，實(shí)際在硬件設計時(shí)，將運算放大器當作比較器使用確實(shí)非常吸引人，也非常多見(jiàn)，下面來(lái)簡(jiǎn)要討論下這樣用可能產(chǎn)生的意外后果，以及其中原因還有注意事項。

為什么工程師經(jīng)常要將運算放大器當比較器使用？

便捷，經(jīng)濟?。?！

在設計電路時(shí)候，常會(huì )用到2路或者4路的運算放大器，但往往會(huì )有多余的通道未使用，工程師習慣性的就會(huì )把這個(gè)未使用的通道當比較來(lái)使用，又便捷，又省成本。

為什么不要將運算放大器用作比較器？

1. 速度

多數比較器的速度都非?？?，然而將運放用作比較器時(shí)會(huì )造成低速度。比較器設計用于大差分輸入電壓，而運算放大器一般用于驅動(dòng)閉環(huán)系統，在負反饋的作用下,其輸入電壓差降至非常低。當運算放大器過(guò)載時(shí)，有時(shí)僅幾毫伏也可能導致過(guò)載，Vo=Aol×(IN+-IN-)，其中有些放大級可能發(fā)生飽和。這種情況下，器件需要相對較長(cháng)的時(shí)間從飽和中恢復，所以，如果運放發(fā)生飽和，其速度將慢得多。

過(guò)載運算放大器的飽和恢復時(shí)間很可能遠遠超過(guò)正常群延遲(實(shí)際指信號從輸入端到達輸出端的時(shí)間)，并且通常取決于過(guò)載量。通常，很少有運算放大器標注從不同程度過(guò)載狀態(tài)恢復所需要的時(shí)間。如下圖所示，overload recovery time只標注單一條件下的時(shí)間（0.7us）。

所以對于速度有要求的電路設計，需要特別關(guān)注這個(gè)指標，并通過(guò)實(shí)驗的方式驗證不同過(guò)載的退飽和時(shí)間，且需要給出足夠的冗余。

2. 輸入結構的限制

下圖所示，是常見(jiàn)用于運算放大器輸入端的保護二極管結構，對于這種結構，其能支持的差分電壓低于±0.7V，即只有在差分電壓在這個(gè)范圍以?xún)?，運算放大器才表現出較高的輸入阻抗，當差分電壓超過(guò)這個(gè)范圍，保護二極管開(kāi)始導通，差分輸入阻抗快速下降，同時(shí)因為該二極管往往過(guò)電流能力都比較小，長(cháng)時(shí)間導通會(huì )損壞器件。

所以，對于把運算放大器當作比較器的時(shí)候，需要注意該運放的差分輸入電壓能夠支持的范圍是否滿(mǎn)足系統設計的要求。

3. 相位翻轉

很多運算放大器的輸入共模電壓并不是到軌的，一旦輸入超過(guò)規格允許的共模電壓范圍，則輸出會(huì )發(fā)生不可預測的情況，例如相位翻轉。所以，對于把運算放大器當作比較器的時(shí)候，需要注意該運放的共模輸入電壓是否可以覆蓋設計比較電路所需要的范圍。

4. 不穩定

運算放大器用于比較器的時(shí)候是沒(méi)有負反饋的，整個(gè)系統工作在開(kāi)環(huán)模式下，且由于運放的開(kāi)環(huán)增益非常高，任何輸入的階躍均會(huì )有可能導致振蕩（少量的正反饋會(huì )很容易由于非常高的開(kāi)環(huán)增益引起輸出自激振蕩。）。

總而言之，作為優(yōu)秀的模擬工程師的我們，為了更擁有更強的系統魯棒性，切勿將運算放大器用作比較器。

但江湖不僅僅只有魯棒性，還有人情世故（成本、器件使用飽滿(mǎn)度），一旦我們因為人情世故而選擇用運算放大器當作比較器的時(shí)候，必須基于以上要點(diǎn)了解相關(guān)知識以確保所選運算放大器能達到要求的性能。