为什么不要将运算放大器用作比较器

       比较器是被设计用在开环系统，运算放大器是被设计用于闭环系统，所以从系统设计的鲁棒性上来看，切勿将运算放大器用作比较器。

然而，实际在硬件设计时，将运算放大器当作比较器使用确实非常吸引人，也非常多见，下面来简要讨论下这样用可能产生的意外后果，以及其中原因还有注意事项。

为什么工程师经常要将运算放大器当比较器使用？

便捷，经济！！！

在设计电路时候，常会用到2路或者4路的运算放大器，但往往会有多余的通道未使用，工程师习惯性的就会把这个未使用的通道当比较来使用，又便捷，又省成本。

为什么不要将运算放大器用作比较器？

1. 速度

多数比较器的速度都非常快，然而将运放用作比较器时会造成低速度。 比较器设计用于大差分输入电压，而运算放大器一般用于驱动闭环系统，在负反馈的作用下,其输入电压差降至非常低。当运算放大器过载时，有时仅几毫伏也可能导致过载，Vo=Aol×(IN+-IN-)，其中有些放大级可能发生饱和。这种情况下，器件需要相对较长的时间从饱和中恢复，所以，如果运放发生饱和，其速度将慢得多。

过载运算放大器的饱和恢复时间很可能远远超过正常群延迟(实际指信号从输入端到达输出端的时间)，并且通常取决于过载量。通常，很少有运算放大器标注从不同程度过载状态恢复所需要的时间。如下图所示，overload recovery time只标注单一条件下的时间（0.7us）。

所以对于速度有要求的电路设计，需要特别关注这个指标，并通过实验的方式验证不同过载的退饱和时间，且需要给出足够的冗余。

2. 输入结构的限制

下图所示，是常见用于运算放大器输入端的保护二极管结构，对于这种结构，其能支持的差分电压低于±0.7V，即只有在差分电压在这个范围以内，运算放大器才表现出较高的输入阻抗，当差分电压超过这个范围，保护二极管开始导通，差分输入阻抗快速下降，同时因为该二极管往往过电流能力都比较小，长时间导通会损坏器件。

所以，对于把运算放大器当作比较器的时候，需要注意该运放的差分输入电压能够支持的范围是否满足系统设计的要求。

3. 相位翻转

很多运算放大器的输入共模电压并不是到轨的，一旦输入超过规格允许的共模电压范围，则输出会发生不可预测的情况，例如相位翻转。所以，对于把运算放大器当作比较器的时候，需要注意该运放的共模输入电压是否可以覆盖设计比较电路所需要的范围。

4. 不稳定

运算放大器用于比较器的时候是没有负反馈的，整个系统工作在开环模式下，且由于运放的开环增益非常高，任何输入的阶跃均会有可能导致振荡（少量的正反馈会很容易由于非常高的开环增益引起输出自激振荡。）。

总而言之，作为优秀的模拟工程师的我们，为了更拥有更强的系统鲁棒性，切勿将运算放大器用作比较器。

但江湖不仅仅只有鲁棒性，还有人情世故（成本、器件使用饱满度），一旦我们因为人情世故而选择用运算放大器当作比较器的时候，必须基于以上要点了解相关知识以确保所选运算放大器能达到要求的性能。

 

        审核编辑：彭菁