LM339比較器應用分享:揭示業界使用最普遍的比較器

2020-11-21 電子產品世界

電壓比較器是一種常用的集成電路，它可用作模擬電路和數字電路的接口，還可以用作波形產生和變換電路等。利用簡單電壓比較器可將正弦波變為同頻率的方波或矩形波。常用的電壓比較器有單限比較器、滯回比較器、窗口比較器、三態電壓比較器等。在電壓比較器中LM339四電壓比較器是業界使用最普遍的器件之一，本內容為大家整理了LM339四電壓比較器的一些典型應用，並詳細說明了內部電路結構及引腳功能，讓大家全面了解LM339基本知識及應用。

什麼是電壓比較器

電壓比較器（以下簡稱比較器）是一種常用的集成電路。它可用於報警器電路、自動控制電路、測量技術，也可用於V/F變換電路、A/D變換電路、高速採樣電路、電源電壓監測電路、振蕩器及壓控振蕩器電路、過零檢測電路等。簡單地說， 電壓比較器是對兩個模擬電壓比較其大小（也有兩個數字電壓比較的，這裡不介紹），並判斷出其中哪一個電壓高，如圖1所示。圖1（a）是比較器，它有兩個輸入端：同相輸入端（「+」 端） 及反相輸入端（「-」端），有一個輸出端Vout（輸出電平信號）。另外有電源V+及地（這是個單電源比較器），同相端輸入電壓VA，反相端輸入VB。VA和VB的變化如圖1（b）所示。在時間0～t1時，VA》VB；在t1～t2時，VB》VA；在t2～t3時，VA》VB。在這種情況下，Vout的輸出如圖1（c）所示：VA》VB時，Vout輸出高電平（飽和輸出）；VB》VA時，Vout輸出低電平。根據輸出電平的高低便可知道哪個電壓大。

如果把VA輸入到反相端，VB輸入到同相端，VA及VB的電壓變化仍然如圖1（b）所示，則Vout輸出如圖1（d）所示。與圖1（c）比較，其輸出電平倒了一下。輸出電平變化與VA、VB的輸入端有關。
圖2（a）是雙電源（正負電源）供電的比較器。如果它的VA、VB輸入電壓如圖1（b）那樣，它的輸出特性如圖2（b）所示。VB》VA時，Vout輸出飽和負電壓。


如果輸入電壓VA與某一個固定不變的電壓VB相比較，如圖3（a）所示。此VB稱為參考電壓、基準電壓或閾值電壓。如果這參考電壓是0V（地電平），如圖3（b）所示，它一般用作過零檢測。

lm339電壓比較器

LM339集成塊內部裝有四個獨立的電壓比較器，該電壓比較器的特點是：1）失調電壓小，典型值為2mV；2）電源電壓範圍寬，單電源為2-36V，雙電源電壓為±1V-±18V；3）對比較信號源的內阻限制較寬；4）共模範圍很大，為0~（Ucc-1.5V）Vo；5）差動輸入電壓範圍較大，大到可以等於電源電壓；6）輸出端電位可靈活方便地選用。

LM339集成塊採用C-14型封裝，圖為外型及管腳排列圖。由於LM339使用靈活，應用廣泛，所以世界上各大IC生產廠、公司竟相推出自己的四比較器，如IR2339、ANI339、SF339等，它們的參數基本一致，可互換使用。

LM339類似於增益不可調的運算放大器。每個比較器有兩個輸入端和一個輸出端。兩個輸入端一個稱為同相輸入端，用「+」表示，另一個稱為反相輸入端，用「-」表示。用作比較兩個電壓時，任意一個輸入端加一個固定電壓做參考電壓（也稱為門限電平，它可選擇LM339輸入共模範圍的任何一點），另一端加一個待比較的信號電壓。當「+」端電壓高於「-」端時，輸出管截止，相當於輸出端開路。當「-」端電壓高於「+」端時，輸出管飽和，相當於輸出端接低電位。兩個輸入端電壓差別大於10mV就能確保輸出能從一種狀態可靠地轉換到另一種狀態，因此，把LM339用在弱信號檢測等場合是比較理想的。LM339的輸出端相當於一隻不接集電極電阻的晶體三極體，在使用時輸出端到正電源一般須接一隻電阻（稱為上拉電阻，選3-15K）。選不同阻值的上拉電阻會影響輸出端高電位的值。因為當輸出晶體三極體截止時，它的集電極電壓基本上取決於上拉電阻與負載的值。另外，各比較器的輸出端允許連接在一起使用。

lm339內部電路結構

lm339各引腳功能圖

lm339各引腳電壓

第1腳5.14V第2。0.26V第3。18.45V第4。5.12V第5。4.7V第6。3.86V第7。4.02V第8。1.37V第9。4.76V第10。5.64V第11。1.88V第12。0V

lm339應用電路圖集

LM339集成塊採用C-14型封裝，圖1為外型及管腳排列圖。由於LM339使用靈活，應用廣泛，所以世界上各大IC生產廠、公司竟相推出自己的四比較器，如IR2339、ANI339、SF339等，它們的參數基本一致，可互換使用。

LM339類似於增益不可調的運算放大器。每個比較器有兩個輸入端和一個輸出端。兩個輸入端一個稱為同相輸入端，用「+」表示，另一個稱為反相輸入端，用「-」表示。用作比較兩個電壓時，任意一個輸入端加一個固定電壓做參考電壓（也稱為門限電平，它可選擇LM339輸入共模範圍的任何一點），另一端加一個待比較的信號電壓。當「+」端電壓高於「-」端時，輸出管截止，相當於輸出端開路。當「-」端電壓高於「+」端時，輸出管飽和，相當於輸出端接低電位。兩個輸入端電壓差別大於10mV就能確保輸出能從一種狀態可靠地轉換到另一種狀態，因此，把LM339用在弱信號檢測等場合是比較理想的。LM339的輸出端相當於一隻不接集電極電阻的晶體三極體，在使用時輸出端到正電源一般須接一隻電阻（稱為上拉電阻，選3-15K）。選不同阻值的上拉電阻會影響輸出端高電位的值。因為當輸出晶體三極體截止時，它的集電極電壓基本上取決於上拉電阻與負載的值。另外，各比較器的輸出端允許連接在一起使用。

單限比較器電路

圖3為某儀器中過熱檢測保護電路。它用單電源供電，1/4LM339的反相輸入端加一個固定的參考電壓，它的值取決於R1於R2。UR=R2/（R1+R2）*UCC。同相端的電壓就等於熱敏元件Rt的電壓降。當機內溫度為設定值以下時，「+」端電壓大於「-」端電壓，Uo為高電位。當溫度上升為設定值以上時，「-」端電壓大於「+」端，比較器反轉，Uo輸出為零電位，使保護電路動作，調節R1的值可以改變門限電壓，既設定溫度值的大小。

遲滯比較器

圖2a給出了一個基本單限比較器。輸入信號Uin，即待比較電壓，它加到同相輸入端，在反相輸入端接一個參考電壓（門限電平）Ur。當輸入電壓Uin》Ur時，輸出為高電平UOH。圖2b為其傳輸特性。

遲滯比較器又可理解為加正反饋的單限比較器。前面介紹的單限比較器，如果輸入信號Uin在門限值附近有微小的幹擾，則輸出電壓就會產生相應的抖動（起伏）。在電路中引入正反饋可以克服這一缺點。

圖4a給出了一個遲滯比較器，人們所熟悉的「史密特」電路即是有遲滯的比較器。圖4b為遲滯比較器的傳輸特性。

不難看出，當輸出狀態一旦轉換後，只要在跳變

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