ความแตกต่างระหว่างแอมป์สหกรณ์และตัวเปรียบเทียบ

18

ข้อแตกต่างระหว่างแอมป์สหกรณ์และตัวเปรียบเทียบคืออะไร ฉันรู้ว่าเครื่องมือเปรียบเทียบสามารถให้สองค่าได้เท่านั้น (ค่าอุปทาน)

ดิฟเฟอเรนเชียล op amp ขยายความแตกต่างระหว่างอินพุต ... แต่ผู้เปรียบเทียบไม่ควรทำแบบเดียวกัน? ความแตกต่างที่เฉพาะเจาะจงคืออะไร?

operational-amplifier comparator differential

— user25282
แหล่งที่มา

Texas Instruments มีบันทึกย่อเกี่ยวกับเรื่องนั้น แต่ฉันไม่พบมันอีกต่อไป ชื่อเป็นบางสิ่งบางอย่างตามแนวของ "Op-amps และ comparators: อย่าสับสน"

— Renan

มันคือ SLOA067 แต่พวกเขาได้ลบมันออกจากเว็บไซต์ของพวกเขา แม้ว่าอินเทอร์เน็ตจะมีหน่วยความจำที่ยาวนาน bytebucket.org/intelligentagent/replicape/raw/…

— Fizz

ดูคำตอบของ Null ด้านล่างและความคิดเห็นของฉันด้านล่าง

— Fizz

20

ในฐานะที่เป็นการประมาณครั้งแรกไม่มีความแตกต่าง คำถามที่คล้ายกันอาจเป็น "ความแตกต่างระหว่างมอเตอร์ DC และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคืออะไร" ทั้งสองอย่างนั้นจะทำงานในขีดความสามารถอย่างใดอย่างหนึ่ง แต่แต่ละอย่างได้รับการปรับแต่งเพื่อให้ได้คุณภาพสูงสุดโดยใช้ค่าใช้จ่ายของผู้อื่นตามการใช้งานที่ตั้งใจไว้

ลองเปรียบเทียบวงจรภายในสำหรับ op-amp ทั่วไป, TL072และตัวเปรียบเทียบทั่วไปLM339 :

TL072

แผนผัง TL072

LM339

แผนผัง LM339

สิ่งที่เหมือนกัน:

อินพุตคู่ที่ต่างกัน
กำไรสูงมาก

แตกต่าง:

TL072 ใช้ JFET สำหรับอินพุต นี่เป็นเพราะ JFET ให้ความต้านทานอินพุตสูงมากซึ่งเป็นที่ต้องการสำหรับ op-amp การวิเคราะห์แอมป์ส่วนใหญ่ถือว่ากระแสไบอัส (กระแสที่เคลื่อนที่ผ่านอินพุต) เป็นศูนย์ แต่นี่เป็นเพียงความจริงที่ว่าขอบเขตอิมพีแดนซ์อินพุตนั้นไม่มีที่สิ้นสุด สำหรับตัวเปรียบเทียบคุณต้องการอิมพิแดนซ์อินพุตสูงเพื่อหลีกเลี่ยงการโหลดแหล่งข้อมูลมากเกินไป แต่ก็ไม่สำคัญว่าอิมพิแดนซ์อินพุตนั้นสูงมาก
LM339 มีเอาต์พุตตัวสะสมแบบเปิด สำหรับตัวเปรียบเทียบสิ่งนี้เป็นสิ่งที่ดีเพราะมันช่วยให้สามารถเชื่อมต่อกับแรงดันเอาต์พุตจำนวนเท่าใดก็ได้ผ่านตัวต้านทานแบบดึงขึ้นหรือใช้งานแบบใช้สายหรือบัสแบบไม่สำคัญ คุณไม่ต้องการสิ่งนี้สำหรับ op-amp เพราะโดยปกติคุณต้องการให้ op-amp นั้นดีพอที่จะหาแหล่งจ่ายกระแสในขณะที่กำลังจมมันเพื่อให้รูปคลื่นของเอาต์พุตของคุณสมมาตร สังเกตเห็นเอาต์พุตคู่ push-pull ของ NPN-PNP ที่ TL072
LM339 สามารถดึงเอาต์พุตต่ำสุดที่ 0.2V หรือสูงถึงโดยอาศัยเอาท์พุท open-Collector TL072 ระบุแกว่งแรงดันการส่งออกของเมื่อเมื่อโหลดน้อยกว่า2k $V_{cc}$ $\pm 10V$ $Vcc = 15V$ $2k\Omega$

นักออกแบบ IC ที่มีประสบการณ์อาจชี้ให้เห็นความแตกต่างได้มากขึ้นจากแผนผังเพียงอย่างเดียว ฉันไม่ใช่หนึ่งในนั้น แต่ฉันสามารถเห็นความแตกต่างในแผ่นข้อมูลได้ ตัวอย่างเช่นฉันไม่เห็นอัตราส่วนการปฏิเสธโหมดทั่วไปหรือแหล่งจ่ายไฟการบิดเบือนเสียงฮาร์มอนิกหรือเสียงรบกวนที่ระบุสำหรับ LM339 สิ่งเหล่านี้สามารถวัดได้สำหรับตัวเปรียบเทียบและคุณจะพบพวกมันในแผ่นข้อมูล op-amp ทุกอัน แต่สำหรับแอปพลิเคชันตัวเปรียบเทียบพารามิเตอร์เหล่านี้จะไม่เกี่ยวข้องโดยเฉพาะดังนั้นพวกเขาจึงไม่ได้ระบุไว้ น่าสงสาร

ดังนั้นในทุกกรณีคุณสามารถใช้ op-amp เป็นตัวเปรียบเทียบหรือตัวเปรียบเทียบเป็น op-amp หากความต้องการของคุณไม่ได้มีความต้องการมาก เมื่อพิจารณาถึงความแตกต่างของวิธีการระบุชิ้นส่วนอาจไม่สามารถทราบได้จากข้อมูลจำเพาะว่าจะใช้งานได้อย่างไร

— Phil Frost
แหล่งที่มา

ฉันค่อนข้างลำบากที่จะจินตนาการถึง Lm339 ว่าเป็น Op.amp ที่ต่างกัน .. เอาต์พุตของตัวสะสมแบบเปิดอนุญาตให้ฉันมี 2 ค่าเท่านั้นไม่ว่าจะสูงหรือต่ำ ..

— 25282

@ user25282 เอาต์พุตตัวสะสมแบบเปิดไม่มีอะไรเกี่ยวข้องกับมัน แอมพลิฟายเออร์ทั่วไปในคลาสเบื้องต้นนั้นคล้ายกับเอาต์พุตตัวเก็บรวบรวมแบบเปิด แต่ทรานซิสเตอร์ทำงานในพื้นที่แอคทีฟ นี่ไม่ใช่โหมดการทำงานที่ต้องการซึ่งเป็นสาเหตุที่กำไรสูงมาก: เพื่อลดความเป็นไปได้ที่อินพุตจะส่งผลให้เกิดสถานการณ์นี้ ดังนั้นคุณจะต้องมีข้อเสนอแนะเชิงลบเพื่อให้ทำงานได้ เช่นเดียวกับ op-amp

— Phil Frostst

1

@ user25282 - LM339 และ LM324 เป็นอุปกรณ์ที่คล้ายกันมาก AFAIK มาจากผู้ออกแบบเดียวกันในเวลาเดียวกัน (นานมาแล้ว) แต่อันดับที่ 1 เป็นตัวเปรียบเทียบและตัวที่สองคือ opamp ดูในช่วงต้น Lm339 ap-notes และคุณจะพบ ccts สำหรับใช้เป็น opamp แบนด์วิดธ์ต่ำ ตัวเปรียบเทียบได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อเปลี่ยนอย่างหมดจดและอาจให้ความสนใจน้อยกับความเป็นเชิงเส้นและความเสถียรภายใต้เงื่อนไขเชิงเส้น

— รัสเซลแม็คมาฮอน

1

@ user25282 อันที่จริงให้ตรวจสอบแผ่นข้อมูล LM339 ที่ฉันเชื่อมโยง รูปที่ 33 มี VCO ที่มีเอาต์พุตคลื่นสามเหลี่ยม พิสูจน์ว่าคุณสามารถมีเอาต์พุตอื่นนอกเหนือจากสูงหรือต่ำจาก LM339

— ฟิลฟรอสท์

1

@sandos หากเป็นตัวเปรียบเทียบที่มีเอาต์พุตแบบเปิดสะสมแล้วมันเป็นสิ่งที่ตรงกันข้าม: ดีในการดึงเกตลงสู่พื้น แต่การดึงขึ้นไปถึง Vcc ต้องผ่านอิมพีแดนซ์ของตัวต้านทานแบบดึงขึ้น op-amp อาจจะดีกว่า แต่ไม่ใช่ op-amps ทั้งหมดสามารถขับโหลดตัวเก็บประจุได้ดี แต่ทางออกที่ดีที่สุดสำหรับการขับเกต MOSFET คือ IC driver gate MOSFET

— Phil

6

พวกมันเหมือนกันถ้าคุณใช้แอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลในความอิ่มตัว .. จากนั้นมันจะทำหน้าที่ของตัวเปรียบเทียบ

แต่โดยทั่วไปแล้วดิฟเฟอเรนเชียลแอมพลิฟายเออร์คือแอมพลิฟายเออร์ที่นำไปยังANALOG DOMAIN

เปรียบเทียบให้เปรียบเทียบของแรงดันไฟฟ้าอินพุตกับแรงดันอ้างอิงและให้อย่างใดอย่างหนึ่งของการจัดหาVddหรือVssพฤติกรรมไบนารีนี้จะใช้เวลาลงในDIGITAL DOMAIN

— vvy
แหล่งที่มา

3

แนวคิดเดียวกัน แต่ไม่สามารถเปลี่ยนได้เสมอไปเมื่อตัวเปรียบเทียบถูกปรับให้เหมาะสมแตกต่างกัน

— Scott Seidman

ดังนั้น ... ผลลัพธ์ของตัวเปรียบเทียบจะให้ Vcc + และ Vcc- ได้อย่างไร

— 25282

1

ตัวเปรียบเทียบถูกปรับให้เหมาะสมเพื่อกู้คืนอย่างรวดเร็วจากความอิ่มตัวของสเตจเอาท์พุทซึ่งดีสำหรับความเร็ว ตัวเปรียบเทียบส่วนใหญ่มีตัวรวบรวมแบบเปิดหรือขั้นตอนการระบายน้ำแบบเปิดซึ่งจะช่วยลดความผิดเพี้ยนของหน้าต่างอาคารหรือสิ่งที่ง่าย

— jippie

@ user25282 + Vcc และ -Vcc มีปัญหาหากเราทำการเปรียบเทียบโดยใช้เครื่องขยายเสียง (ใช้งานได้) เมื่อคุณทำกำไรได้สูงมาก (โดยปกติจะใช้ op-amp ใน open loop) เครื่องขยายเสียงจะเข้าสู่ความอิ่มตัวอย่างรวดเร็วแม้จะมีความแตกต่างของแรงดันน้อยที่สุด

— vvy

@vvy ฉันเห็นประเด็นของคุณ .. เนื่องจาก Aol เป็นการเปลี่ยนแปลงเล็ก ๆ น้อย ๆ ที่สูงมากจะทำให้ความอิ่มตัว .. แต่สิ่งที่เกี่ยวกับ op ที่แตกต่างกัน amp cirquitry .. มันถูกควบคุมโดยตัวต้านทานมันจะต้อง ..

— 25282

6

แอปพลิเคชัน TI รายงานแอมป์สหกรณ์และตัวเปรียบเทียบ - อย่าสับสน! ¹ให้ข้อมูลเปรียบเทียบแอมป์แอมป์กับตัวเปรียบเทียบ การสรุปจุดที่ไฮไลต์ในรายงาน:

เอาท์พุทของ Comparators บางครั้งก็เป็น open collector / drain สำหรับการทำงานแบบดิจิตอล สามารถเชื่อมโยงเอาท์พุทของตัวเปรียบเทียบหลายตัวเข้าด้วยกันเพื่อสร้างเกท NAND:

อย่างไรก็ตามเอาต์พุตของแอมป์สหกรณ์นั้นเป็นแบบอะนาล็อกเสมอซึ่งมีไว้สำหรับการทำงานเชิงเส้น
ตัวเปรียบเทียบจะดำเนินการโดยทั่วไปกับวงเปิดในขณะที่แอมป์สหกรณ์มักทำงานด้วยวงปิด ตัวเปรียบเทียบสามารถใช้กับลูปปิดเพื่อเพิ่มฮิสเทรีซิสได้แม้ว่า:

$V_{H} = \frac{R_{P}}{R_{P} + R_{H}}$ $V_H = \frac{R_P}{R_P + R_H}$
op amp สามารถใช้เป็นตัวเปรียบเทียบเมื่อกำหนดค่าสำหรับวงวนเปิด แต่ไม่แนะนำให้ทำดังนี้

แอมป์สหกรณ์ที่มีไว้สำหรับการทำงานแบบวงปิดได้รับการปรับให้เหมาะกับการใช้งานแบบวงปิด ผลลัพธ์เมื่อ op amp ถูกใช้ open loop ไม่สามารถคาดเดาได้ ไม่มีผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์รวมถึง Texas Instruments สามารถหรือรับรองการทำงานของ op amp ที่ใช้ในแอปพลิเคชัน open-loop ทรานซิสเตอร์เอาท์พุทแบบอะนาล็อกที่ใช้ในแอมป์แอมป์ได้รับการออกแบบสำหรับการส่งออกของรูปแบบคลื่นอะนาล็อกและดังนั้นจึงมีพื้นที่เชิงเส้นขนาดใหญ่ ทรานซิสเตอร์จะใช้เวลามากเกินไปในพื้นที่เชิงเส้นก่อนที่ความอิ่มตัวทำให้เวลาขึ้นและตกยาว

...

การออกแบบสเตปเอาท์พุทแอมป์เป็นข่าวร้ายสำหรับนักออกแบบที่ต้องการเปรียบเทียบกับเวลาตอบสนองที่รวดเร็ว ทรานซิสเตอร์ที่ใช้สำหรับช่วงเอาต์พุตของแอมป์ไม่ใช่การสลับทรานซิสเตอร์ พวกเขาเป็นอุปกรณ์เชิงเส้นที่ออกแบบมาเพื่อการส่งออกเป็นตัวแทนที่ถูกต้องของรูปคลื่นอนาล็อก เมื่ออิ่มตัวพวกเขาอาจไม่เพียง แต่กินพลังงานมากกว่าที่คาดไว้ แต่พวกเขาอาจ latch ขึ้น เวลาในการฟื้นตัวอาจไม่แน่นอนมาก อุปกรณ์หนึ่งชุดอาจกู้คืนในหน่วยไมโครวินาทีหรืออีกชุดหนึ่งเป็นมิลลิวินาที 10 ไม่ได้ระบุเวลาการกู้คืนเนื่องจากไม่สามารถทดสอบได้ อาจไม่สามารถกู้คืนได้ทั้งหมดทั้งนี้ขึ้นอยู่กับอุปกรณ์ การทำลายเอาท์พุทของทรานซิสเตอร์เอาท์พุทเป็นไปได้ที่แตกต่างกันในอุปกรณ์รางต่อรถไฟ

_{"Op Amp และ Comparators - อย่าสับสน!", Bruce Carter, pp. 7-8}

โดยรวมแนะนำให้ใช้แอมป์สหกรณ์สำหรับการทำงานเชิงเส้นและตัวเปรียบเทียบสำหรับการเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้า เป็นไปได้ที่จะใช้แอมป์บางตัวเป็นตัวเปรียบเทียบที่มีการกำหนดค่าแบบลูปเปิด แต่ประสิทธิภาพในโหมดดังกล่าวจะไม่ดีและ / หรือไม่แน่นอนเมื่อเปรียบเทียบกับตัวเปรียบเทียบ และแอมป์บางตัวอาจถูกทำลายเมื่อใช้ในการกำหนดค่าดังกล่าว

¹ตระการเอกสาร (วรรณกรรม ID SLOA067) ไม่สามารถพบได้ที่ลิงค์วรรณกรรมปกติ ( http://www-s.ti.com/sc/techlit/sloa067 ) หรือโดยการค้นหาชื่อหรือรหัสวรรณกรรมที่เว็บไซต์ของ TI , ดังนั้นฉันจึงเชื่อมโยงไปยังสำเนาของเอกสารจากเว็บไซต์อื่น

— โมฆะ
แหล่งที่มา

1

ฉันคิดว่าเหตุผลในการหายตัวไปของ SLOA067 คือเนื้อหานั้นปรากฏในหนังสือของ Bruce Carter (Op Amps สำหรับทุกคน) books.google.com/books?id=nnCNsjpicJIC&pg=PA536เขายังเป็นผู้เขียน SLOA067 ด้วย Analog Devices มีหมายเหตุแอพที่คล้ายกัน: analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/ …

— Fizz

1

@RespawnedFluff ดีหา! นั่นอาจจะเป็น

— Null

1

เป็นภาษาอังกฤษ:

ตัวเปรียบเทียบส่งคืนค่าบูลีน / ดิจิตอล: 0 ถ้าอินพุต A สูงกว่าอินพุต B หรือ 1 เป็นอย่างอื่น

ความแตกต่าง op-amp ส่งออกค่าอะนาล็อก: ความแตกต่างระหว่างอินพุตคูณด้วยตัวคูณเฉพาะ op-amp (การขยาย)

ในทางคณิตศาสตร์:

op-amp ที่แตกต่างกันเป็นเหมือนฟังก์ชั่นนี้:

ฉ ({ผม}_{1}, {ผม}_{2}) = | {ผม}_{1} - {ผม}_{2} | \cdot ม.

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

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

ตัวเปรียบเทียบเป็นเช่นนี้มากขึ้น:

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

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

อ่า ... เครื่องมือเปรียบเทียบมีอินพุตหนึ่งค่าที่มีการต่อเนื่องเสมอ .. ดังนั้น .. Aol (c-0) = + Vss AOl (-c-0) = -Vss

— user25282

2

@ user25282 - ไม่มีเหตุผลอะไรที่จะต้องมีการต่อสายดินหนึ่งอินพุตของตัวเปรียบเทียบ อินพุตไปยังตัวเปรียบเทียบจะใช้งานได้ที่การเชื่อมต่อไปยังระดับแรงดันไฟฟ้าในช่วงของแรงดันโหมดทั่วไปของอินพุตตามที่ระบุไว้ในแผ่นข้อมูล เมื่อเปรียบเทียบจุดเปรียบเทียบมักจะมีหมุดพลังงานเชิงลบของพวกเขาติดกับ GND และหากมีการเชื่อมต่ออินพุตกับ GND แล้วตัวเปรียบเทียบจะกลายเป็นประโยชน์สำหรับฟังก์ชัน "การเปรียบเทียบ"

— Michael Karas

1

สำหรับการออกแบบระบบที่ใช้งานได้จริงคุณสามารถใช้ op amp เป็นเครื่องมือเปรียบเทียบถ้าคุณไม่ต้องการประสิทธิภาพที่สูงมาก อย่างไรก็ตามเนื่องจากเครื่องมือเปรียบเทียบมีแนวโน้มที่จะได้รับการออกแบบให้เข้ากับตรรกะดิจิทัลจึงง่ายต่อการค้นหาตรรกะเปรียบเทียบที่เข้ากันได้ (เช่นเอาต์พุต 0 หรือ 5V เป็นต้น) นอกจากนี้แอมป์บางตัวยังทำสิ่งแปลก ๆ เมื่อพวกเขาได้รับอนุญาตให้อิ่มตัวเนื่องจากมันถูกออกแบบมาเพื่อใช้ในการกำหนดค่าวงปิด ตัวอย่างเช่นอาจช้าในการกู้คืนซึ่งไม่พึงประสงค์สำหรับแอปพลิเคชันตัวเปรียบเทียบส่วนใหญ่

— Zuofu
แหล่งที่มา