lm339電壓比較器原理及應用詳解

 lm339電壓比較器原理及應用詳解

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。

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的輸出端相當於一只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的輸出端相當於一只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干擾，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后，只要在跳變電壓值附近的干擾不超過ΔU之值，輸出電壓的值就將是穩定的。但隨之而來的是解析度降低。因為對遲滯比較器來說，它不能分辨差別小於ΔU的兩個輸入電壓值。遲滯比較器加有正反饋可以加快比較器的響應速度，這是它的一個優點。除此之外，由於遲滯比較器加的正反饋很強，遠比電路中的寄生耦合強得多，故遲滯比較器還可免除由於電路寄生耦合而產生的自激振蕩。

如果需要將一個跳變點固定在某一個參考電壓值上，可在正反饋電路中接入一個非線性元件，如晶體二極體，利用二極體的單嚮導電性，便可實現上述要求。圖5為其原理圖。

圖6為某電磁爐電路中電網過電壓檢測電路部分。電網電壓正常時，1/4LM339的U4《2.8V，U5=2.8V，輸出開路，過電壓保護電路不工作，作為正反饋的射極跟隨器BG1是導通的。當電網電壓大於242V時，U4》2.8V，比較器翻轉，輸出為0V，BG1截止，U5的電壓就完全決定於R1與R2的分壓值，為2.7V，促使U4更大於U5，這就使翻轉后的狀態極為穩定，避免了過壓點附近由於電網電壓很小的波動而引起的不穩定的現象。由於製造了一定的回差（遲滯），在過電壓保護后，電網電壓要降到242-5=237V時，U4《U3，電磁爐才又開始工作。這正是我們所期望的。

雙限比較器（窗口比較器）

圖7電路由兩個LM339組成一個窗口比較器。當被比較的信號電壓Uin位於門限電壓之間時（UR1《Uin《UR2），輸出為高電位（UO=UOH）。當Uin不在門限電位範圍之間時，（Uin》UR2或Uin《UR1）輸出為低電位（UO=UOL），窗口電壓ΔU=UR2-UR1。它可用來判斷輸入信號電位是否位於指定門限電位之間。

用LM339組成振蕩器

圖8為有1/4LM339組成的音頻方波振蕩器的電路。改變C1可改變輸出方波的頻率。本電路中，當C1=0.1uF時。f=53Hz；當C1=0.01uF時，f=530Hz；當C1=0.001uF時，f=5300Hz。

LM339還可以組成高壓數字邏輯門電路，並可直接與TTL、CMOS電路介面。