在前一篇文章——“常見運算放大器電路”、“Opampsdointegration”和“實用運算放大器差分是靜音變體”——中，我們研究了一些經典運算放大器電路。這些電路采用負反饋，所以運算放大器通?？梢怨ぷ髟诰€性區域。
然而，也可以使用運算放大器作為比較器，使得它以非線性方式工作。因為它的輸入是硬驅動的，所以它的輸出電壓會對電源軌產生劇烈的沖擊。如下所示，這可能并不總是一種好的設計方法。
變得非線性
圖1顯示了開環配置的運算放大器。當車輛識別號大于零時，輸出電壓變高，并限制在正電源電壓附近。當輸入電壓變為負值時，運算放大器的輸出將擺動到負值，并再次被限制在負電源電壓附近。這里假設運算放大器由傳統的正負電源電壓供電。上述比較器電路在零伏附近工作。圖2在電路中增加了一個電阻分壓器來設置反相輸入端的電壓，從而提供了一種控制比較器參考電壓VREF的方法。它顯示了另一種常見的設計技術，即給比較器增加遲滯。在這種情況下，輸入電壓驅動運算放大器的反相輸入，VREF連接到同相輸入。R1-R2電阻分壓器從輸出電壓VOUT產生VREF。當VIN降至VREF以下時，輸出電壓變高，導致VREF變為更高的電壓。
同樣，當VIN轉換為高于VREF時，VOUT成為最大負輸出電壓，從而拉低VREF。當輸入信號上有任何噪聲時，這種遲滯效應可以防止比較器在VREF轉換以上時反向工作。
圖4中的多諧振蕩器電路使用圖3中的R1-R2滯后電路和RC定時電路來產生方波輸出。其實不是比較器電路。相反，它使用運算放大器作為比較器來創建所需的輸出波形。假設VOUT最初是高電壓，它會通過R3給C充電。電容器的電壓增加，這個過程與時間常數R3-C一致.當電容器電壓變得大于VREF時，輸出電壓將擺動到負電源電壓。這將導致電容電壓被驅動為負，這也與時間常數R3-c一致。R1-R2分壓器將在同相輸入上提供一定的遲滯，以便運算放大器能夠實現平滑過渡。有關元件值如何決定多諧振蕩器頻率的更多信息，請參見參考文獻
但是有一些問題
網上有很多關于這種非線性運算放大器電路的文章。但是我查了一些IC供應商的網站，注意到他們強烈警告不要用運算放大器做比較器[參考文獻1和2]。主要問題包括：
一些運算放大器的輸入端有箝位二極管，這限制了兩個輸入端之間的最大電壓。這可以通過仔細設計或選擇其他運算放大器來解決。
比較器應用將驅動運算放大器達到飽和。從飽和狀態恢復可能很慢，并且通常沒有具體說明。
大多數運算放大器的輸出電壓擺幅可能接近正負電源電壓。這可能有也可能沒有規定，而且可能沒有得到很好的控制
與針對這種特定應用而設計的“真實比較器”相比，運算放大器的開關時間往往更慢。
運算放大器的輸出通常不設置為驅動數字邏輯，因此可能需要其他電路來調整。
使用運算放大器作為比較器的主要原因可能是，有時使用一個多運算放大器設備，只剩下一個放大器。畢竟就在那里，可以免費使用。如果您決定采用這種方法，您需要仔細研究數據手冊，評估實際電路性能是否有序。那么就需要保證運算放大器電路有相當大的內置余量。
非線性運算放大器的上述考慮也可能有助于我們理解線性應用中可能出現的一些問題。運算放大器的輸出有可能被驅動到軌電壓嗎？如果有，需要多長時間恢復？這會影響電路的性能嗎？
所以很多IC供應商都推薦用戶使用實比較器，而不是運算放大器。畢竟，比較器被設計成用作比較器。它具有指定的開關特性和輸出驅動，通常被設置為驅動邏輯器件。有許多經濟的設備可供選擇。
BobWitte是技術咨詢公司SignalBlueLLC的總裁。
引用
“運算放大器使用了比較器—這是什么意思？”布魯斯特拉普，德克薩斯儀器公司，2012年3月
“使用運算放大器比較器”，詹姆布萊恩特，模擬設備，應用筆記AN-849，2011
“應不應該使用模擬比較器？”2016年11月
“運算放大器多諧振蕩器”，電子電路
handbookoofoperationlamplifierprises，BruceCarterandThomasR。德州布朗大學，2016年9月
OpAmpsforEveryone，RonMancini