代码收藏家 比较器与运算放大器：特性与应用对比
比较器概念
比较器是通过比较两个输入端的电流或电压的大小，在输出端输出不同电压结果的一种电子元件。
输入端接的是模拟信号，输出端输出是的数字信号（0和1），所以输出的信号要么是高电平要么就是低电平。
比较器原理
因为运放开路增益非常大，两个输入端就算是微小的差异，也会获得极大的输出，导致输出直接饱和（saturation）的状态
选择其中一个输入端作为参考点（REF)来进行比较，（如下图），选择反相输入端作为参考，当正相端V1大于V2时，Vout输出高电平，当V1小于V2时，Vout输出低电平。
看下比较器的Datasheet(规格书），下图是LM339的输出端的电路结构，内部方框图:
图中我们可以看出比较器的输出端是个OC门，也就是说它的集电极是开路的，这样大家应该就知道前面说的高低电平如何确定了吧，OC输出也就是说它的集电极是悬空的，它的上面需要接一个上拉电阻，如下图所示：
（OC输出：即OC门，又称集电极开路门，Open Collector，是集电极开路的一种输出结构）
从上图可以看出，假如输出的是一个高电平，那么这个高电平就是等于上拉电阻R1的VCC电压，低电平电压就是等于地（0V）。
即：当V1大于V2时，Vout输出高电平，多高吗？等于15V;
当V1小于V2时，Vout输出低电平，多低吗？等于0V;
所以，可以根据自已实际设计的电路需要来选择合适的上拉电压VCC，从而来达到输出高电平的一个电压；例如需要输出5V则将输出端上拉到5V，而低电平则由比较器的地（GND)决定，这就涉及比较器的单电源还是双电源供电问题了，低电平电压就等于比较器的负电源电压。
单电源供电（如下图）
双电源供电（如下图）
从单电源和双电源的供电方式对比我们知道，单电源负电压供电是接地的；而双电源它是接了一个负压的；
所以，综上所述：当你不需要输出负电压时，就选择单电源供电，如果你需要输出负电压时就选择双电源供电。
02总结：
1、根据输出是否需要负电压来选择供电方式（不需要负压选择单电源供电，需要负压选择双电源供电）。
2、当比较器正相输入端电压大于反相输入端电压时，输出为高电平。
3、当比较器正相输入端电压小于反相输入端电压时，输出为低电平。
单限比较器
我们可以将某一个输入端连接参考电压UREF，另一端连接待测电压uI，即可比较参考电压与待测电压的大小。参考电压就是输出电压由高电平变为低电平，或者由低电平变为高电平跃变的阈值。此电路只存在一个阈值电压，被称为单限比较器。
图 两种单限比较器与电压传输特性
滞回比较器
在单限比较器中，输入电压在阈值电压附近的任何微小变化，都会引起输出电压的跃变。不管这种微小变化是来源于输入电压还是来源于外部干扰。因此，虽然单限比较器很灵敏，但是抗干扰能力差。在单限比较器中加入正反馈，反相输入端接输入电压，可以做成滞回比较器。它具有惯性，看上去反应比较“慢”，对微小变化不敏感，有一定的抗干扰能力，因此称为滞回比较器。
比较器和运算放大器的区别
从内部图可以看出运算放大器和比较器的差别在于输出电路。运算放大器采用双晶体管推挽输出，而比较器只用一只晶体管，集电极连到输出端，发射极接地。
比较器需要外接一个从正电源端到输出端的上拉电阻，该上拉电阻相当于晶体管的集电极电阻。
运算放大器可用于线性放大电路（负反馈），也可用于非线性信号电压比较（开环或正反馈）。
电压比较器只能用于信号电压比较，不能用于线性放大电路（比较器没有频率补偿） 。
两者都可以用于做信号电压比较，但比较器被设计为高速开关，它有比运算放大器更快的转换速率和更短的延时。
运放和电压比较器的本质区别
（1）放大器与比较器的主要区别是闭环特性!
放大器大都工作在闭环状态,所以要求闭环后不能自激 . 而比较器大都工作在开环状态更追求速度 . 对于频率比较低的情况放大器完全可以代替比较器(要主意输出电平),反过来比较器大部分情况不能当作放大器使用 .
（2）比较器就是运放的开环应用
但比较器的设计是针对电压门限比较而用的，要求的比较门限精确，比较后的输出边沿上升或下降时间要短，输出符合 TTL/CMOS 电平 / 或 OC 等，不要求中间环节的准确度，同时驱动能力也不一样。一般情况：用运放做比较器，多数达不到满幅输出，或比较后的边沿时间过长，因此设计中少用运放做比较器为佳。
运放和比较器的区别
比较器和运放虽然在电路图上符号相同，但这两种器件确有非常大的区别，一般不可以互换，区别如下:
1、比较器的翻转速度快，大约在 ns 数量级，而运放翻转速度一般为 us 数量级(特殊的高速运放除外)。
2、运放可以接入负反馈电路，而比较器则不能使用负反馈，虽然比较器也有同相和反相两个输入端，但因为其内部没有相位补偿电路，所以，如果接入负反馈，电路不能稳定工作。内部无相位补偿电路，这也是比较器比运放速度快很多的主要原因。
3、运放输出级一般采用推挽电路，双极性输出。而多数比较器输出级为集电极开路结构，所以需要上拉电阻，单极性输出，容易和数字电路连接。
（3）比较器(LM339 和 LM393)输出是集电极开路(OC)结构, 需要上拉电阻才能有对外输出电流的能力 . 而运放输出级是推挽的结构, 有对称的拉电流和灌电流能力 . 另外比较器为了加快响应速度, 中间级很少, 也没有内部的频率补偿 . 运放则针对线性区工作的需要加入了补偿电路 . 所以比较器(LM339 和 LM393)不适合作运放用。
运放在开关电源中主要用于反馈电路、过流保护的采样放大等等。
