差動オペアンプとコンパレータの違い

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差動オペアンプとコンパレータの違いは何ですか？コンパレータは2つの値（供給値）しか提供できないことを知っています。

差動オペアンプは入力間の差を増幅します...しかし、コンパレータは同じことをすべきではありませんか？具体的な違いは何ですか？

operational-amplifier comparator differential

— user25282
ソース

テキサス・インスツルメンツにはそのことについてのメモがありましたが、もう見つかりません。タイトルは、「オペアンプとコンパレータ：混同しないでください」のようなものでした。

— レナン

SLOA067でしたが、彼らはサイトから削除しました。しかし、インターネットには長いメモリがあります。bytebucket.org/intelligentagent/replicape/raw/…–

— フィズ

以下のヌルの回答とその下の私のコメントも参照してください。

— フィズ

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最初の近似として、違いはありません。同様の質問は、「DCモーターと発電機の違いは何ですか？」どちらもどちらの容量でも機能しますが、目的の用途に応じて、特定の品質を最大化するように最適化されます。

のは、一般的なオペアンプのための内部の概略比較してみましょうTL072を、共通コンパレータ、LM339：

TL072

TL072回路図

LM339

LM339回路図

共通点：

差動ペア入力
非常に高いゲイン

違い：

TL072は入力にJFETを使用します。これは、JFETが非常に高い入力インピーダンスを提供するためです。これはオペアンプにとって望ましいことです。ほとんどのオペアンプ解析では、バイアス電流（入力を流れる電流）がゼロであると想定していますが、これは入力インピーダンスが無限である場合にのみ当てはまります。コンパレータの場合、ソースへの過度の負荷を避けるために高い入力インピーダンスが必要ですが、入力インピーダンスが非常に高いことはそれほど重要ではありません。
LM339にはオープンコレクター出力があります。コンパレータの場合、これは優れています。プルアップ抵抗を介して任意の数の出力電圧とインターフェイスできるか、配線またはバスを簡単に実装できるためです。通常、オペアンプは電流をソースとシンクの両方で優れたものにし、出力波形が対称になるようにするため、これはオペアンプには必要ありません。TL072のNPN-PNPプッシュプルペア出力に注目してください。
LM339 は、オープンコレクタ出力により、出力を0.2Vからに引き下げることができます。TL072は、の出力電圧スイングを指定とき、負荷未満のとき。 $V_{cc}$ $\pm 10V$ $Vcc = 15V$ $2k\Omega$

経験豊富なIC設計者は、おそらく回路図だけでより多くの違いを指摘できるでしょう。私はそれらの1つではありませんが、データシートの違いを見ることができます。たとえば、LM339のコモンモードまたは電源除去比、高調波歪み、または雑音指数はまったく指定されていません。これらはコンパレータで測定できますが、すべてのオペアンプデータシートに記載されていますが、コンパレータアプリケーションでは、これらのパラメータは特に関連性がないため、指定されていません。貧しい。

したがって、すべての場合において、要件がそれほど厳しくない場合は、オペアンプをコンパレータとして使用したり、コンパレータをオペアンプとして使用したりできます。パーツの指定方法の違いを考えると、仕様からどのように機能するかを知ることは不可能かもしれません。

— フィル・フロスト
ソース

Lm339を差動オペアンプとして想像するのはちょっと大変です。オープンコレクターの出力では、2つの値のみが許可されます。

— user2528213年

@ user25282オープンコレクターの出力は、それとは何の関係もありません。基本的なクラスA共通エミッタアンプは、オープンコレクタ出力に似ていますが、トランジスタはアクティブ領域で動作しています。これは望ましい動作モードではないため、ゲインが非常に高いのはこのためです。入力がこの状況になる可能性を減らすためです。そのため、それを機能させるには負のフィードバックが必要になります。同じことはオペアンプにも当てはまります。

— フィルフロスト

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@ user25282-Am LM339とLM324は非常によく似たデバイスで、元々は同じデザイナー（ほぼ昔）から来ましたが、1番目はコンパレーターで、2番目はオペアンプです。初期のLm339 ap-notesを見ると、低帯域幅オペアンプとして使用するためのcctsが見つかります。コンパレータは、きれいに切り替わるように最適化されており、線形条件下での線形性と安定性にあまり注意を払わない場合があります。

— ラッセルマクマホン

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実際、@ user25282はリンクしたLM339データシートをご覧ください。図33には、三角波出力のVCOがあります。LM339から高または低以外の出力が得られることの証明。

— フィルフロスト

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@sandosオープンコレクター出力を備えたコンパレーターの場合、逆になります。ゲートをグランドにプルダウンするのは得意ですが、Vccにプルアップするにはプルアップ抵抗のインピーダンスを通過する必要があります。オペアンプの方が良いかもしれませんが、すべてのオペアンプが容量性負荷の駆動に適しているわけではありません。しかし、実際にはMOSFETゲートを駆動するための最良のソリューションはMOSFETゲートドライバICです。

— フィルフロスト

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あなたが操作するなら、彼らは同じです。差動アンプで彩度を、それはコンパレータの機能を実行します..

しかし、基本的に、差動アンプはANALOG DOMAINに接続するアンプです

コンパレータは、入力電圧と基準電圧の比較を行い、電源VddまたはVssのいずれかを与えます。このバイナリ動作により、デジタルドメインに取り込まれます。

— vvy
ソース

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コンパレータは異なる方法で最適化されるため、概念的には同じですが、常に交換可能ではありません。

— スコットサイドマン

そう...コンパレータ出力はVcc +とVcc-のみを出力する方法

— -user25282

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コンパレータは、出力段の飽和から高速に回復するように最適化されており、速度に適しています。ほとんどのコンパレータには、オープンコレクタまたはオープンドレインの出力段があります。これにより、ウィンドウコンパレータの構築やOR演算が容易になります。

— ジッピー

@ user25282 + Vccと-Vccは、アンプを使用してコンパレーターを作成する場合（操作可能）に問題になります。（通常、オープンループでオペアンプを使用して）ゲインを非常に高くすると、電圧差が最小であっても、アンプはすぐに飽和状態になります。

— vvy

@vvy私はあなたのポイントを見る.. Aolは非常に高いので、小さな変化は飽和状態になります。アンプの回路..抵抗器によって制御されていますか

— -user25282

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TIアプリケーションレポートオペアンプとコンパレータ-それらを混同しないでください！¹は、オペアンプとコンパレータの有益な比較を提供します。レポートで強調表示されているポイントの要約：

コンパレータの出力は、デジタル動作用のオープンコレクタ/ドレインである場合があります。NANDゲートを形成するために、複数のコンパレーターの出力を結合できます。

ただし、オペアンプの出力は常に線形動作を目的としたアナログです。
コンパレータは一般に開ループで動作しますが、オペアンプは一般に閉ループで動作します。ただし、コンパレータを閉ループで使用してヒステリシスを追加できます。

$V_{H} = \frac{R_{P}}{R_{P} + R_{H}}$ $V_H = \frac{R_P}{R_P + R_H}$
オペアンプは、オープンループ用に構成されている場合、コンパレータとして使用できますが、これは推奨されません。

閉ループ動作用のオペアンプは、閉ループアプリケーション向けに最適化されています。オペアンプをオープンループで使用した場合の結果は予測できません。Texas Instrumentsを含む半導体メーカーは、オープンループアプリケーションで使用されるオペアンプの動作を保証することはできません。オペアンプで使用されるアナログ出力トランジスタは、アナログ波形の出力用に設計されているため、大きな線形領域があります。トランジスタは飽和前に線形領域で異常な時間を費やし、立ち上がり時間と立ち下がり時間を長くします。

...

オペアンプの出力段の設計は、応答時間が速いコンパレータを必要とする設計者にとって悪いニュースです。オペアンプの出力段に使用されるトランジスタは、スイッチングトランジスタではありません。これらは、アナログ波形の正確な表現を出力するように設計された線形デバイスです。飽和すると、予想よりも多くの電力を消費するだけでなく、ラッチアップする場合があります。回復時間は非常に予測不能です。デバイスの1つのバッチはマイクロ秒で回復し、別のバッチは数10ミリ秒で回復します。回復時間はテストできないため、指定されていません。デバイスによっては、まったく回復しない場合があります。出力トランジスタの暴走破壊は、一部のレールツーレールデバイスでは明確な可能性です。

_{「オペアンプとコンパレータ-それらを混同しないでください！」、ブルース・カーター、pp。7-8}

全体的に、線形動作にはオペアンプ、電圧比較にはコンパレータが推奨されます。特定のオペアンプをオープンループ構成のコンパレータとして使用することは可能ですが、そのようなモードでの性能はコンパレータに比べて劣り、予測不可能です。また、このような構成で使用すると、オペアンプが破壊される場合があります。

¹奇妙なことに、ドキュメント（文献ID SLOA067）は、通常の文献リンク（http://www-s.ti.com/sc/techlit/sloa067）でもTIのWebサイトでタイトルまたは文献IDを検索しても見つかりません。別のサイトからドキュメントのコピーにリンクしました。

— ヌル
ソース

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私はSLOA067の失踪の理由は材料にもブルース・カーターの本（みんなのオペアンプ）に表示されていることだと思うbooks.google.com/books?id=nnCNsjpicJIC&pg=PA536彼はまたSLOA067の著者でした。アナログ・デバイセズにはやや似たアプリノートがあります：analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/…–

— Fizz

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@RespawnedFluffああ、いい発見！それはおそらくそれです。

— ヌル

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英語で：

コンパレータはブール/デジタル値を返します。入力Aが入力Bよりも大きい場合は0、それ以外の場合は1です。

差動オペアンプはアナログ値を出力します。入力間の差にオペアンプ固有の乗数（増幅）を掛けたものです。

マティで：

差動オペアンプはこの関数のようなものです：

f （ 私_{1} 、 私_{2} ） = | 私_{1} - 私_{2} | \cdot m

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

$f$ $i_1$ $i_2$ $m$

コンパレータは次のようになります。

f （ 私_{1} 、 私_{2} ） = {\begin{cases} 0 、 & 私_{1} < 私_{2} 、 \\ 1 、 & 私_{1} \geq 私_{2} \end{cases}

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

Ahh ...コンパレータには常に1つの入力があり、接地されています。..Aol（c-0）= + Vss AOl（-c-0）= -Vss

— user25282

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@ user25282-コンパレータの1つの入力を接地する必要がある理由はありません。コンパレータへの入力は、データシートで指定されている入力同相電圧範囲の電圧レベルへの接続で使用できます。ポイントの問題として、コンパレータは多くの場合負の電源ピンがGNDに接続されており、入力がGNDにも接続されている場合、コンパレータはその「比較」機能にとってほとんど役に立たなくなります。

— マイケルカラス

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実用的なシステム設計では、非常に高い性能が必要ない場合は、オペアンプをコンパレータとして使用できます。ただし、コンパレータはデジタルロジックに入るように設計される傾向があるため、ロジック互換のコンパレータ（たとえば、0または5Vの出力）を見つける方が簡単です。また、一部のオペアンプは、閉ループ構成で使用するように設計されているため、飽和させると奇妙なことをします。たとえば、回復に時間がかかる場合があり、ほとんどのコンパレータアプリケーションでは望ましくありません。

— ズオフ
ソース