Différence entre l'ampli op différentiel et le comparateur

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Quelle est la différence entre un ampli op différentiel et un comparateur? Je sais qu'un comparateur ne peut me donner que deux valeurs (les valeurs d'approvisionnement).

L'ampli op différentiel amplifie la différence entre les entrées ... mais un comparateur ne devrait-il pas faire de même alors? Quelle est la différence spécifique?

operational-amplifier comparator differential

— user25282
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Texas Instruments avait une note à ce sujet, mais je ne la trouve plus. Le titre était quelque chose du genre "Amplis-op et comparateurs: ne les confondez pas".

— Renan

C'était SLOA067, mais ils l'ont supprimé de leur site. Internet a cependant une mémoire plus longue. bytebucket.org/intelligentagent/replicape/raw/…

— Fizz

Voir également la réponse de Null ci - dessous et mon commentaire ci-dessous.

— Fizz

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En première approximation, il n'y a pas de différence. Une question similaire pourrait être "quelle est la différence entre un moteur à courant continu et un générateur?" L'une ou l'autre fonctionnera dans l'une ou l'autre capacité, mais chacune est optimisée pour maximiser certaines qualités au détriment des autres, selon l'application envisagée.

Comparons le schéma interne d'un ampli-op commun, TL072 , et d'un comparateur commun, LM339 :

TL072

TL072 schematic

LM339

LM339 schematic

Choses en commun:

entrée paire différentielle
gain très élevé

Différences:

Le TL072 utilise des JFET pour l'entrée. En effet, les JFET fournissent une impédance d'entrée extrêmement élevée, ce qui est souhaitable pour un ampli op. La plupart des analyses d'amplificateurs opérationnels supposent que les courants de polarisation (les courants se déplaçant à travers les entrées) sont nuls, mais cela n'est vrai que dans la mesure où l'impédance d'entrée est infinie. Pour un comparateur, vous voulez une impédance d'entrée élevée pour éviter de charger excessivement la source, mais ce n'est pas si important que l'impédance d'entrée soit très élevée.
Le LM339 a une sortie à collecteur ouvert . Pour un comparateur, c'est bien, car cela lui permet de s'interfacer avec n'importe quel nombre de tensions de sortie via une résistance de rappel, ou de mettre en œuvre de manière triviale un câble ou un bus. Vous ne voudriez pas cela pour un ampli-op, car généralement, vous voulez qu'un ampli-op soit aussi bon pour obtenir du courant que pour le faire, afin que votre forme d'onde de sortie soit symétrique. Remarquez la sortie de paire push-pull NPN-PNP du TL072.
Le LM339 peut tirer la sortie aussi bas que 0,2 V ou aussi haut que , grâce à sa sortie à collecteur ouvert. TL072 spécifie une variation de tension de sortie de lorsque lorsque la charge est inférieure à . $V_{cc}$ $\pm 10V$ $Vcc = 15V$ $2k\Omega$

Un concepteur de circuits intégrés expérimenté pourrait probablement signaler plus de différences, du seul schéma. Je ne suis pas de ceux-là, mais je peux voir les différences dans les fiches techniques. Par exemple, je ne vois pas de rapport de rejet en mode commun ou d'alimentation, de distorsion harmonique ou de bruit spécifié pour LM339. Ceux-ci pourraient être mesurés pour un comparateur, et vous les trouverez dans chaque fiche technique d'amplificateur opérationnel, mais pour une application de comparateur, ces paramètres ne sont pas particulièrement pertinents, donc ils ne sont pas spécifiés, et s'ils l'étaient, ils seraient probablement très pauvres.

Donc, dans tous les cas, vous pouvez utiliser un ampli-op comme comparateur, ou un comparateur comme ampli-op, si vos besoins ne sont pas très exigeants. Étant donné la différence dans la façon dont les pièces sont spécifiées, il peut ne pas être possible de savoir à partir des spécifications comment elle fonctionnera même.

— Phil Frost
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J'ai un peu de mal à imaginer Lm339 en tant qu'amp.op différentiel. La sortie à collecteur ouvert ne me permet que 2 valeurs hautes ou basses ..

— user25282

@ user25282 la sortie du collecteur ouvert n'y est pour rien. L'amplificateur à émetteur commun de classe A élémentaire est comme une sortie à collecteur ouvert, mais le transistor fonctionne dans la région active. Ce n'est pas un mode de fonctionnement souhaité, c'est pourquoi le gain est si élevé: pour réduire la possibilité que les entrées entraînent cette situation. Donc, vous aurez besoin de commentaires négatifs pour le faire fonctionner. Il en va de même pour un ampli opérationnel.

— Phil Frost

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@ user25282 - Am LM339 et LM324 sont des appareils très similaires thyat AFAIK est venu des mêmes concepteurs à l'origine à peu près au même moment (il y a très longtemps) mais le 1er est un comparateur et le 2e est un opamp. Regardez dans les premières notes Lm339 ap et vous trouverez des ccts à utiliser comme un opamp à faible bande passante. Le comparateur est optimisé pour commuter proprement et peut porter moins d'attention à la linéarité et à la stabilité dans des conditions linéaires.

— Russell McMahon

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@ user25282 en fait, consultez la fiche technique LM339 que j'ai liée; la figure 33 a un VCO avec une sortie triangulaire. Preuve que vous pouvez avoir des sorties autres que hautes ou basses du LM339.

— Phil Frost

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@sandos S'il s'agit d'un comparateur avec une sortie à collecteur ouvert, c'est le contraire: il est bon de tirer la grille vers le bas, mais la tirer jusqu'à Vcc nécessite de passer par l'impédance d'une résistance de pull-up. Un ampli-op pourrait être mieux, mais tous les amplis-op ne sont pas bons pour piloter des charges capacitives. Mais vraiment la meilleure solution pour piloter une porte MOSFET est un circuit intégré de pilote de porte MOSFET.

— Phil Frost

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Ils sont les mêmes si vous utilisez l' amplificateur différentiel en saturation .. il remplit alors la fonction de comparateur.

Mais fondamentalement, l'amplificateur différentiel est un amplificateur qui le porte au DOMAINE ANALOGIQUE

Un comparateur donne la comparaison de la tension d'entrée avec une tension de référence et donne soit l'alimentation Vdd ou Vss , ce comportement binaire le prend dans le DOMAINE NUMÉRIQUE .

— vvy
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Conceptuellement identique mais pas toujours interchangeable car le comparateur est optimisé différemment.

— Scott Seidman

alors ... Comment une sortie de comparateur ne donne-t-elle que Vcc + et Vcc-

— user25282

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Un comparateur est optimisé pour récupérer rapidement de la saturation de l'étage de sortie, ce qui est bon pour la vitesse. La plupart des comparateurs ont un collecteur ouvert ou un étage de sortie à drain ouvert, ce qui facilite la construction de comparateurs de fenêtre ou un OU simple.

— jippie

@ user25282 + Vcc et -Vcc se posent la question si nous fabriquons un comparateur utilisant un amplificateur (opérationnel). Lorsque vous faites le gain très élevé (généralement en utilisant en boucle ouverte op-ampères) l'amplificateur va rapidement entrer dans la saturation même pour le moins de tension différence.

— vvy

@vvy je vois votre point .. Puisque Aol est très élevé, de petits changements le feront passer à la saturation .. mais qu'en est-il du différentiel op. cirquitry amp .. Est-il contrôlé par les résistances, il doit être ..

— user25282

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Rapport d'application TI Ampli op et comparateurs - Ne les confondez pas! ¹ fournit une comparaison informative des amplificateurs opérationnels et des comparateurs. Résumant les points mis en évidence dans le rapport:

Les sorties des comparateurs sont parfois un collecteur / drain ouvert pour un fonctionnement numérique. Plusieurs sorties de comparateurs peuvent être liées entre elles afin de former une porte NAND:

Cependant, la sortie d'un ampli op est toujours analogique, destinée à un fonctionnement linéaire.
Les comparateurs fonctionnent généralement en boucle ouverte, tandis que les amplificateurs opérationnels fonctionnent généralement en boucle fermée. Un comparateur peut être utilisé avec une boucle fermée pour ajouter une hystérésis, cependant:

$V_{H} = \frac{R_{P}}{R_{P} + R_{H}}$ $V_H = \frac{R_P}{R_P + R_H}$
Un ampli op peut être utilisé comme comparateur lorsqu'il est configuré pour une boucle ouverte, mais ce n'est pas recommandé:

Un ampli opérationnel, destiné au fonctionnement en boucle fermée, est optimisé pour les applications en boucle fermée. Les résultats lorsqu'un ampli op est utilisé en boucle ouverte sont imprévisibles. Aucun fabricant de semi-conducteurs, y compris Texas Instruments, ne peut ou ne garantira le fonctionnement d'un ampli opérationnel utilisé dans une application en boucle ouverte. Les transistors de sortie analogique utilisés dans les amplificateurs opérationnels sont conçus pour la sortie de formes d'onde analogiques et ont donc de grandes régions linéaires. Les transistors passeront un temps excessif dans la région linéaire avant la saturation, ce qui allongera les temps de montée et de descente.

...

La conception d'un étage de sortie d'ampli op est une mauvaise nouvelle pour le concepteur qui a besoin d'un comparateur avec un temps de réponse rapide. Les transistors utilisés pour les étages de sortie d'amplificateurs opérationnels ne sont pas des transistors de commutation. Ce sont des appareils linéaires, conçus pour produire une représentation précise des formes d'onde analogiques. Lorsqu'ils sont saturés, ils peuvent non seulement consommer plus d'énergie que prévu, mais ils peuvent également se verrouiller. Le temps de récupération peut être très imprévisible. Un lot d'appareils peut récupérer en microsecondes, un autre lot en 10 millisecondes. Le temps de récupération n'est pas spécifié, car il ne peut pas être testé. Selon l'appareil, il peut ne pas récupérer du tout. La destruction fulgurante des transistors de sortie est une possibilité distincte dans certains dispositifs rail à rail.

_{"Ampli op et comparateurs - Ne les confondez pas!", Bruce Carter, pp. 7-8}

Dans l'ensemble, les amplificateurs opérationnels sont recommandés pour un fonctionnement linéaire et les comparateurs pour la comparaison de tension. Il est possible d'utiliser certains amplificateurs opérationnels comme comparateurs avec une configuration en boucle ouverte, mais les performances dans un tel mode seront médiocres et / ou imprévisibles par rapport à un comparateur. Et certains amplis opérationnels peuvent être détruits lorsqu'ils sont utilisés dans une telle configuration.

¹ Étrangement, le document (ID de littérature SLOA067) ne peut pas être trouvé sur le lien de littérature normal ( http://www-s.ti.com/sc/techlit/sloa067 ) ni en recherchant le titre ou l'ID de littérature sur le site Web de TI , j'ai donc lié à une copie du document d'un autre site.

— Nul
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Je pense que la raison de la disparition de SLOA067 est que le matériel apparaît également dans le livre de Bruce Carter (Op Amps for Everyone) books.google.com/books?id=nnCNsjpicJIC&pg=PA536 Il était également l'auteur de SLOA067. Analog Devices a une note d'application quelque peu similaire: analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/…

— Fizz

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@RespawnedFluff Ah, bonne trouvaille! C'est probablement ça.

— Null

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En anglais:

Un comparateur renvoie une valeur booléenne / numérique: 0 si l'entrée A est supérieure à l'entrée B, 1 sinon.

Un amplificateur opérationnel différentiel produit une valeur analogique: la différence entre les entrées, multipliée par un multiplicateur spécifique à l'amplificateur opérationnel (l'amplification).

En mathy:

Un ampli-op différentiel est comme cette fonction:

F ({je}_{1}, {je}_{2}) = | {je}_{1} - {je}_{2} | \cdot m

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

Où $f$ est la fonction de sortie, $i_1$ et $i_2$ les sorties, et $m$ un multiplicateur spécifique à l'ampli op.

Un comparateur ressemble plus à ceci:

F ({je}_{1}, {je}_{2}) = {\begin{cases} 0, & {je}_{1} < {je}_{2}, \\ 1, & {je}_{1} \geq {je}_{2} \end{cases}

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

Ahh ... Le comparateur a toujours une entrée qui est mise à la terre .. Donc .. Aol (c-0) = + Vss AOl (-c-0) = -Vss

— user25282

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@ user25282 - Il n'y a AUCUNE raison pour exiger une mise à la terre d'une entrée d'un comparateur. Les entrées du comparateur seront utilisables aux connexions à des niveaux de tension dans la plage de la tension de mode commun d'entrée, comme spécifié dans la fiche technique. En fait, les comparateurs auront souvent leurs broches de puissance plus négatives accrochées à GND et si une entrée est ensuite également connectée à GND, le comparateur devient presque inutile pour sa fonctionnalité de "comparaison".

— Michael Karas

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Pour la conception de systèmes pratiques, vous pouvez utiliser un ampli opérationnel comme comparateur si vous n'avez pas besoin de performances très élevées. Cependant, comme les comparateurs ont tendance à être conçus pour entrer dans la logique numérique, il est plus facile de trouver des comparateurs compatibles logiques (avec une sortie de 0 ou 5 V, par exemple). De plus, certains amplificateurs opérationnels font des choses étranges lorsqu'ils sont autorisés à saturer, car ils sont conçus pour être utilisés dans des configurations en boucle fermée. Par exemple, leur récupération peut être lente, ce qui n'est pas souhaitable pour la plupart des applications de comparaison.

— Zuofu
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