Perbedaan antara op amp diferensial dan komparator

18

Apa perbedaan antara op amp diferensial dan komparator? Saya tahu pembanding hanya bisa memberi saya dua nilai (nilai pasokan).

Op amp diferensial memperkuat perbedaan antara input ... tetapi apakah pembanding tidak melakukan hal yang sama? Apa perbedaan spesifiknya?

operational-amplifier comparator differential

— pengguna25282
sumber

Texas Instruments memiliki appnote untuk itu, tetapi saya tidak dapat menemukannya lagi. Judulnya adalah sesuatu di sepanjang baris "Op-amp dan pembanding: jangan membingungkan mereka".

— Renan

Itu adalah SLOA067, tetapi mereka telah menghapusnya dari situs mereka. Internet memiliki memori yang panjang. bytebucket.org/intelligentagent/replicape/raw/…

— Fizz

Lihat juga jawaban Null di bawah ini dan komentar saya di bawah itu.

— Fizz

20

Sebagai perkiraan pertama, tidak ada perbedaan. Pertanyaan serupa mungkin adalah "apa perbedaan antara motor DC dan generator?" Masing-masing akan berfungsi dalam kapasitas mana pun, tetapi masing-masing dioptimalkan untuk memaksimalkan kualitas tertentu dengan mengorbankan orang lain, sesuai dengan aplikasi yang dimaksud.

Mari kita bandingkan skema internal untuk op-amp umum, TL072 , dan pembanding umum, LM339 :

TL072

Skema TL072

LM339

LM339 skematis

Hal-hal yang sama:

input pasangan diferensial
gain sangat tinggi

Perbedaan:

TL072 menggunakan JFET untuk input. Ini karena JFET memberikan impedansi input yang sangat tinggi, yang diinginkan untuk op-amp. Sebagian besar analisis op-amp mengasumsikan bahwa arus bias (arus yang bergerak melalui input) adalah nol, tetapi ini hanya benar sejauh impedansi input tidak terbatas. Untuk pembanding, Anda ingin impedansi input tinggi untuk menghindari memuat sumber secara berlebihan, tetapi tidak begitu penting bahwa impedansi input sangat tinggi.
LM339 memiliki keluaran kolektor terbuka . Untuk komparator, ini bagus, karena memungkinkan untuk berinteraksi dengan sejumlah tegangan output melalui resistor pull-up, atau menerapkan secara sepele kabel atau bus. Anda tidak ingin ini untuk op-amp, karena biasanya, Anda ingin op-amp menjadi sumber arus yang bagus seperti menenggelamkannya, sehingga bentuk gelombang output Anda simetris. Perhatikan output pasangan push-pull NPN-PNP dari TL072.
LM339 dapat menarik output serendah 0,2 atau setinggi , berdasarkan output kolektor terbuka. TL072 menentukan ayunan tegangan output ketika saat beban kurang dari . $V_{cc}$ $\pm 10V$ $Vcc = 15V$ $2k\Omega$

Seorang perancang IC yang berpengalaman mungkin bisa menunjukkan lebih banyak perbedaan, dari skema saja. Saya bukan salah satu dari itu, tapi saya bisa melihat perbedaan dalam lembar data. Sebagai contoh, saya tidak melihat rasio penolakan mode umum atau catu daya, distorsi harmonik, atau angka kebisingan yang ditentukan sama sekali untuk LM339. Ini dapat diukur untuk komparator, dan Anda akan menemukannya di setiap lembar data op-amp, tetapi untuk aplikasi komparator, parameter ini tidak terlalu relevan, sehingga tidak ditentukan, dan jika ya, kemungkinan akan sangat miskin.

Jadi, dalam setiap kasus, Anda dapat menggunakan op-amp sebagai pembanding, atau pembanding sebagai op-amp, jika kebutuhan Anda tidak terlalu menuntut. Mengingat perbedaan dalam cara menentukan bagian-bagian, mungkin tidak mungkin untuk mengetahui dari spesifikasi bagaimana ia akan melakukan.

— Phil Frost
sumber

Saya agak kesulitan membayangkan Lm339 sebagai Op.amp diferensial .. Output kolektor terbuka hanya memungkinkan saya 2 nilai baik tinggi atau rendah ..

— user25282

@ user25282 output kolektor terbuka tidak ada hubungannya dengan itu. Kelas dasar Sebuah penguat emitor umum seperti output kolektor terbuka, tetapi transistor beroperasi di wilayah aktif. Ini bukan mode operasi yang diinginkan, itulah sebabnya gain sangat tinggi: untuk mengurangi kemungkinan bahwa input akan menghasilkan situasi ini. Jadi, Anda akan membutuhkan umpan balik negatif untuk membuatnya bekerja. Hal yang sama berlaku untuk op-amp.

— Phil Frost

1

@ user25282 - Am LM339 dan LM324 adalah perangkat yang sangat mirip. AFAIK berasal dari desainer yang sama pada waktu yang hampir bersamaan (dahulu kala) tetapi yang pertama adalah pembanding dan yang kedua adalah opamp. Lihat di awal Lm339 ap-note dan Anda akan menemukan ccts untuk digunakan sebagai opamp bandwidth rendah. Komparator dioptimalkan untuk beralih secara bersih dan mungkin kurang memperhatikan linearitas dan stabilitas dalam kondisi linier.

— Russell McMahon

1

@ user25282 sebenarnya, lihat datasheet LM339 yang saya tautkan; angka 33 memiliki VCO dengan output gelombang-segitiga. Bukti bahwa Anda dapat memiliki output selain tinggi atau rendah dari LM339.

— Phil Frost

1

@sandos Jika ini adalah komparator dengan keluaran kolektor terbuka, maka kebalikannya: itu bagus untuk menarik gerbang turun ke tanah, tetapi menariknya ke Vcc membutuhkan melalui impedansi resistor pull-up. Sebuah op-amp mungkin lebih baik, tetapi tidak semua op-amp bagus dalam menggerakkan beban kapasitve. Tapi sebenarnya solusi terbaik untuk mengendarai gerbang MOSFET adalah IC driver gerbang MOSFET.

— Phil Frost

6

Mereka sama jika Anda mengoperasikan penguat Diferensial dalam Saturasi .. kemudian menjalankan fungsi Pembanding.

Tetapi pada dasarnya, Penguat Diferensial adalah Penguat yang membawanya ke ANALOG DOMAIN

Sebuah komparator memberikan perbandingan Tegangan Input terhadap Tegangan Referensi dan memberikan salah satu dari Vdd atau Vss pasokan , perilaku biner ini membawanya ke DOMAIN DIGITAL .

— iri
sumber

3

Secara konseptual sama tetapi tidak selalu dapat dipertukarkan karena pembanding dioptimalkan secara berbeda.

— Scott Seidman

jadi ... Bagaimana output komparator hanya memberikan Vcc + dan Vcc-

— user25282

1

Komparator dioptimalkan untuk pulih dengan cepat dari saturasi tahap output, yang bagus untuk kecepatan. Sebagian besar komparator memiliki kolektor terbuka atau tahap keluaran tiriskan terbuka, ini memudahkan komparator jendela bangunan atau OR'ing yang mudah.

— jippie

@ user25282 + Vcc dan -Vcc dipertanyakan jika kita membuat komparator menggunakan penguat (operasional). Ketika Anda membuat penguatan sangat tinggi (biasanya dengan menggunakan op-amp di loop terbuka) amplifier akan dengan cepat masuk ke saturasi bahkan untuk sedikit perbedaan tegangan.

— ay.

@vvy saya mengerti maksud Anda .. Karena Aol sangat tinggi, perubahan kecil akan membuatnya menjadi saturasi .. tapi bagaimana dengan diferensial op. amp cirquitry .. Apakah itu dikendalikan oleh resistor, itu harus ..

— user25282

6

Laporan Aplikasi TI Op Amp dan Pembanding - Jangan Bingung Mereka! ¹ memberikan perbandingan informatif tentang op amp vs pembanding. Merangkum poin-poin yang disorot dalam laporan:

Keluaran komparator terkadang merupakan kolektor / drain terbuka untuk operasi digital. Beberapa keluaran komparator dapat diikat menjadi satu untuk membentuk gerbang NAND:

Namun, keluaran op amp selalu analog, dimaksudkan untuk operasi linier.
Komparator umumnya dioperasikan dengan loop terbuka, sedangkan op amp umumnya dioperasikan dengan loop tertutup. Komparator dapat digunakan dengan loop tertutup untuk menambahkan histeresis, meskipun:

$V_{H} = \frac{R_{P}}{R_{P} + R_{H}}$ $V_H = \frac{R_P}{R_P + R_H}$
Op amp dapat digunakan sebagai pembanding saat dikonfigurasi untuk loop terbuka, tetapi ini tidak disarankan:

Sebuah op amp, yang dimaksudkan untuk operasi loop tertutup, dioptimalkan untuk aplikasi loop tertutup. Hasil ketika op amp digunakan loop terbuka tidak dapat diprediksi. Tidak ada produsen semikonduktor, termasuk Texas Instruments, yang dapat atau akan menjamin pengoperasian op amp yang digunakan dalam aplikasi loop terbuka. Transistor output analog yang digunakan dalam op amp dirancang untuk output bentuk gelombang analog, dan karenanya memiliki daerah linier yang besar. Transistor akan menghabiskan banyak waktu di wilayah linier sebelum saturasi, membuat naik dan turun kali panjang.

...

Desain tahap keluaran op-amp adalah berita buruk bagi perancang yang membutuhkan pembanding dengan waktu respons yang cepat. Transistor yang digunakan untuk tahap keluaran op-amp bukanlah switching transistor. Mereka adalah perangkat linier, dirancang untuk menampilkan representasi akurat dari bentuk gelombang analog. Ketika jenuh, mereka mungkin tidak hanya mengkonsumsi lebih banyak daya dari yang diharapkan, tetapi mereka juga mungkin terkunci. Waktu pemulihan mungkin sangat tidak terduga. Satu batch perangkat dapat pulih dalam mikrodetik, batch lain dalam 10's dari milidetik. Waktu pemulihan tidak ditentukan, karena tidak dapat diuji. Tergantung pada perangkat, itu mungkin tidak pulih sama sekali. Penghancuran transistor keluaran yang tidak terkendali merupakan kemungkinan berbeda di beberapa perangkat rel-ke-rel.

_{"Op Amp dan Pembanding - Jangan Bingung Mereka!", Bruce Carter, hlm. 7-8}

Secara keseluruhan, op amp direkomendasikan untuk operasi linier dan pembanding untuk perbandingan tegangan. Hal ini dimungkinkan untuk menggunakan op amp tertentu sebagai pembanding dengan konfigurasi loop terbuka, tetapi kinerja dalam mode tersebut akan menjadi miskin dan / atau tak terduga dibandingkan dengan pembanding. Dan beberapa op amp dapat dihancurkan saat digunakan dalam konfigurasi seperti itu.

¹ Anehnya, dokumen (literatur ID SLOA067) tidak dapat ditemukan di tautan literatur normal ( http://www-s.ti.com/sc/techlit/sloa067 ) atau dengan mencari ID judul atau literatur di situs web TI , jadi saya telah menautkan ke salinan dokumen dari situs lain.

— Batal
sumber

1

Saya pikir alasan hilangnya SLOA067 adalah bahwa materi tersebut juga muncul dalam buku Bruce Carter (Op Amps for Everyone) books.google.com/books?id=nnCNsjpicJIC&pg=PA536 Dia juga penulis SLOA067. Perangkat Analog memiliki catatan aplikasi yang agak mirip: analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/…

— Fizz

1

@RespawnedFluff Ah, temukan baik-baik! Mungkin itu.

— Null

1

Dalam Bahasa Inggris:

Komparator mengembalikan nilai boolean / digital: 0 jika input A lebih tinggi dari input B, 1 sebaliknya.

Op-amp diferensial menghasilkan nilai analog: perbedaan antara input, dikalikan dengan pengali spesifik-op-amp (amplifikasi).

Dalam matematika:

Op-amp diferensial seperti fungsi ini:

f (i_{1}, i_{2}) = | i_{1} - i_{2} | \cdot m

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

$f$ $i_1$ $i_2$ $m$ merupakan pengali spesifik op-amp.

Pembanding lebih seperti ini:

f (i_{1}, i_{2}) = {\begin{cases} 0, & i_{1} < i_{2}, \\ 1, & i_{1} \geq i_{2} \end{cases}

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

Ahh ... Pembanding selalu memiliki satu input yang dibumikan .. Jadi .. Aol (c-0) = + Vss AOl (-c-0) = -Vss

— user25282

2

@ user25282 - TIDAK ADA alasan mengapa begitu mengharuskan satu input pembanding dibumikan. Input ke komparator akan dapat digunakan pada koneksi ke level tegangan melintasi kisaran Input Mode Mode Tegangan seperti yang ditentukan dalam lembar data. Sebagai titik tolak, pembanding akan sering memiliki pin daya negatif yang lebih terkait dengan GND dan jika input kemudian juga terhubung ke GND pembanding menjadi tidak berguna untuk fungsi "perbandingan" nya.

— Michael Karas

1

Untuk perancangan sistem praktis, Anda dapat menggunakan op amp sebagai pembanding jika Anda tidak membutuhkan kinerja yang sangat tinggi. Namun, karena pembanding cenderung dirancang untuk masuk ke logika digital, lebih mudah untuk menemukan pembanding yang kompatibel dengan logika (dengan output 0 atau 5V, misalnya). Juga, beberapa op amp melakukan hal-hal aneh ketika mereka diizinkan untuk jenuh, karena mereka dirancang untuk digunakan dalam konfigurasi loop tertutup. Sebagai contoh, mereka mungkin lambat untuk pulih, yang tidak diinginkan untuk sebagian besar aplikasi pembanding.

— Zuofu
sumber