前言
运算放大器Operational Amplifier和比较器都有两个输入，反相输入和非反相输入，以及一个输出，通常可以摆动从一个电源电压到另一个电源电压，并且它们在原理图符号上通常相同。那么它们之间有什么区别呢？
它从顶层比较运算放大器和比较器的操作开始，然后看Op Amp的分类，包括电压、电流、跨导和跨阻设计，研究Op Amp供电电压拓扑结构，考虑各种类型的比较器，如数字比较器、频率比较器、电流比较器和窗口比较器，并最后考虑Op Amp如何用作比较器。
比较器的输出是指示输入哪个处于较高电位的逻辑信号。比较器设计为用作开环系统。它们驱动逻辑电路，工作速度快，可以被过驱动。运算放大器具有模拟输出，通常在供电电压之间的数值之间，并且可以接近供电电压的数值。它们设计用于具有从输出到反相输入的反馈的闭环应用。运算放大器放大输入之间的电压差，并用于信号链、功率转换和控制应用。
运算放大器分类
运算放大器有四种类型:
电压运算放大器接收电压并在输出端产生电压。也称为电压反馈放大器（VFAs），这些运算放大器的输出电位相对于地面可以高达输入之间的电位差的100,000倍或更大。
电流运算放大器接收电流并在输出端产生电流。也称为电流反馈放大器（CFAs），反相输入电平敏感。
跨导运算放大器（OTA，即运算跨导放大器），也称为电压控制电流源（VCCS）或电流至电压转换器，将电压输入转换为电流输出。OTA具有高阻抗差分输入，可以在“开环”线性应用中带有负反馈或无反馈。它们通常具有额外的输入来控制跨导，并且可以具有与标准电压运算放大器不同的原理图符号。
跨阻运算放大器将电流输入转换为电压输出。它们也称为跨阻运算放大器或电流控制的电压源（CCVSs）。反馈电阻控制电流到电压增益。在许多传感器应用中很有用，因为它可以在输入电流变化时保持跨输入源的恒定电压偏置。
运算放大器电源电压拓扑
对运算放大器应用进行分类的另一种方法是按电源电压拓扑，例如单电源、双电源、轨到轨。
单电源运放（红色）、双电源运放（绿色）和轨到轨运放（蓝色）。
单电源 大多数常见的运算放大器应用具有接近0V的输入，并可以使用相对于地面的单电源运行，因此它们也被称为接地检测运算放大器。
双电源 典型的运算放大器应用放大接近但不等于0V的信号，当需要0V输入时，VEE必须设置为约-1.5V或更低，这就需要额外的负电压电源。这种应用被称为双电源供电运算放大器。
全轨道 如果VCC电压很低的时候，单电源供电运算放大器只能处理比VCC低1.5V的输入行，这可能会限制性能。当在需要最大电压摆幅的应用中，全轨道运算放大器是可以正常工作，即使输入电压在VEE和VCC之间任意电压摆动，都可以在整个供电范围内正常的输入/输出，它们也被称为输入/输出全摆幅运算放大器。
比较器分类
虽然比较器可以像运算放大器一样，但它们也可以有所不同。不同类型的运算放大器以不同的电压和电流输入和输出组合运行。比较器还可以对电压和电流进行操作，但也可以使用其他类型的比较器，例如：
数字比较器 也称为幅度比较器，有两个输入以二进制形式获取数字信号，并确定一个数字信号是否大于、小于或等于另一个数字信号。数字比较器的基本形式是异或非门，因为仅当两个输入数相等时其输出才为“1”。
频率比较器 可以设计为音频范围高达数百 MHz（有时甚至更高）的频率。典型的频率比较器接受两个参考频率输入和一个测试频率输入，该测试频率输入与参考频率进行比较，并根据测试频率和参考频率之间的关系产生“更高”、“更低”和“相同”输出。频率比较器可用于各种应用，从音频和通信系统到监测电机、风力涡轮机和计时设备中的轴旋转。
电流比较器 是电流模式信号处理电路，其中输入是差分电流测量，输出是数字信号。如果有净电流流入电路，则输出为高电平；如果净电流流出电路，则输出为低电平。
窗口比较器 也称为窗口检测器电路或双边沿限制检测器，用于确定输入是否在两个精确参考电压之间。可以用两个并行比较器构建窗口比较器，以确定信号 Uin是否位于两个参考电压 Uref_top和 Uref_bot之间。如果信号位于参考点之间的窗口内，则输出为高电平；如果不是，则输出较低。每个比较器将输入信号与参考信号之一进行比较。输出通过逻辑门发送，例如输出数字信号的与门。窗户探测器的应用范围从液位传感器、电池电压监视器、测试系统到各种工业过程报警设备。
运算放大器用作比较器
在少数需要低失调电压 VOS、低输入偏置电流 IB、宽共模抑制、CMR 和低速的应用中，运算放大器是可用作比较器。如果速度、稳定性和迟滞很重要，那么通常不建议使用运算放大器作为比较器。
如下图显示了作为带反馈和不带反馈的比较器的运算放大器。左侧的电路放大输入电压和参考电压之间的电压差。如果Vin大于VREF，输出电压将上升至正饱和电压；如果Vin低于VREF，则输出电压下降至其负饱和电平。该基本电路没有负反馈，具有极高的开环增益；少量的正值可能会在转变期间开始振荡。积极的反馈可能很难消除。它可能是由流入公共接地阻抗的输出电流、同相输入和输出之间的杂散电容等引起的。通过在基本电路中添加迟滞电压，降低其对噪声的敏感性，可以提高性能。
总结
运算放大器和比较器相似但不相同。例如，比较器的输出是设计用于在开环配置中操作的逻辑信号，它可以使用频率、数字信号、电流和电压输入进行操作的比较器。运算放大器只能具有电压或电流输入及其输出，并且设计用于具有从输出到反相输入的反馈的闭环应用。在有限数量的应用中，运算放大器可以用作比较器，但比较器从来都不是运算放大器的合适替代品。
