搞電子設計的朋友都知道,在要求不高的場(chǎng)合,可以用運算放大器代替電壓比較器使用,但反過(guò)來(lái)能把電壓比較器當運算放大器用嗎?我們先來(lái)看一下仿真。筆者選擇一片常用的比較器LM393,用Multisim11.0軟件進(jìn)行仿真。在查閱LM393數據手冊時(shí),意外發(fā)現ST公司 推薦的一個(gè)電路圖,如圖1所示。這是比較器用作低頻放大器時(shí)的推薦電路,那就用它來(lái)做試驗吧!

圖1 ST公司推薦LM393作放大器的電路圖
在Multisim軟件中建立圖2所示的仿真環(huán)境,用虛擬的安捷倫信號發(fā)生器和示波器觀(guān)察仿真結果。

圖2 Multisim仿真電路圖
輸入信號為峰峰值50mV、頻率10Hz的正弦波,這時(shí)輸出信號正常放大,無(wú)失真,放大倍數為1.79×1000/17.68=101.2,與理論值101相符。
保持輸入信號幅度不變,頻率增加到50Hz,此時(shí)輸出波形已經(jīng)失真,曲線(xiàn)變得尖銳和陡峭,測量失真度達6.339%。
圖3輸入信號為10Hz時(shí)的仿真結果

圖4 輸入信號為50Hz時(shí)的仿真結果
保持輸入信號幅度不變,頻率繼續增加到100Hz,此時(shí)輸出波形已經(jīng)嚴重失真,幅度也減小很多,有向三角波發(fā)展的趨勢,失真度高達22.430%。

圖5 輸入信號為100Hz時(shí)的仿真結果
綜上可見(jiàn),比較器用作放大器的條件是很苛刻的,頻率要求要很低,也就沒(méi)什么實(shí)用價(jià)值了!為什么會(huì )出現這種現象呢?還得從比較器的內部電路說(shuō)起。雖然比較器也有同相和反相兩個(gè)輸入端,但因為其內部沒(méi)有相位補償電路,如果接入負反饋,電路可能不會(huì )穩定工作。內部無(wú)相位補償電路,這也是比較器比運放速度快很多的主要原因。另外,比較器的設計目的是針對電壓門(mén)限比較而用的,要求的門(mén)限電平 ,比較后的輸出邊沿上升或下降時(shí)間要短,輸出符合TTL/CMOS電平/OC等,不要求中間環(huán)節的準確度,當然減小了閉環(huán)穩定的范圍。換言之,看一個(gè)運放是當作比較器還是放大器就是看電路的負反饋深度。所以,淺閉環(huán)的比較器有可能工作在放大器狀態(tài)并不自激,但是一定要做大量的試驗,以保證在產(chǎn)品的所有工作狀態(tài)下都穩定,這時(shí)候你還不如直接用專(zhuān)用的比較器來(lái)得快。
筆者給出一個(gè)忠告:在設計中少用運放做比較器,不用比較器做放大器。 |