输出考虑因素 - 电子基础（2）：运算放大器是否可以用作比较器?

　　输出考虑因素

　　比较器的输出端用于驱动特定逻辑电路系列，运算放大器的输出端则用于在供电轨之间摆动。

　　通常，运算放大器比较器驱动的逻辑电路不会共用运算放大器的电源，运算放大器轨到轨摆动可能会超出逻辑供电轨，很可能会破坏逻辑电路，引起短路后还可能会破坏运算放大器。

　　有三种逻辑电路必须考虑，即ECL、TTL和CMOS。

　　ECL是一种极快的电流导引逻辑系列。基于上述原因，当应用中涉及ECL的最高速度时，运算放大器不太可能会用作比较器，因此，通常只需注意从运算放大器的信号摆幅驱动ECL逻辑电平，因杂散电容造成的额外速度损失并不重要。只需采用三个电阻即可。

　　图中选用了R1、R2和R3，当运算放大器输出为正值时，栅级电平为–0.8 V，当输出较低时，栅级电平为–1.6 V。ECL有时候采用正电源而不是负电源（即另外一个供电轨接地），

　　采用的基本接口电路相同，但是数值必须重新计算。

　　虽然CMOS和TTL输入结构、逻辑电平和电流差别很大（尽管有些CMOS明确规定可以采用TTL输入电平工作），但由于这两种逻辑电路都在逻辑0（接近0 V）和逻辑1（接近5 V）时工作，因此非常适合采用相同的接口电路。

　　最简单的接口采用单个N沟道MOS晶体管和一个上拉电阻RL。用NPN晶体管、RL，外加一个晶体管和二极管也可以组成类似的电路。这些电路简单、廉价且可靠，还可以连接多个并联晶体管和一个RL，实现“线或”功能，但是0-1转换的速度取决于RL值和输出节点的杂散电容。RL值越低，速度越快，但是功耗也会随之增加。通过采用两个MOS器件、一个P沟道和一个N沟道，可以组成一个只需两个器件的CMOS/TTL接口，每种状态下都没有静态功耗。

　　此外，只需改变器件的位置，就可以设置成反相或同相。但是，当两个器件同时打开时，开关过程中势必会产生较大的浪涌电流，除非采用集成高通道电阻的MOS器件，否则就可能需要使用限流电阻来减小浪涌电流的影响。该图和图3中的应用所采用的MOS器件栅源击穿电压VBGS在每个方向都必须大于比较器的输出电压。MOS器件中常见的栅源击穿电压值VBGS 》 ±25 V，这一数值通常绰绰有余，但是很多MOS器件内置栅级保护二极管，会减小这一数值，所以这些器件不应采用。