四電壓比較器LM339的8個典型應用例子

　　摘要：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）電源電壓范圍寬，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）共模范圍很大，為0~（Ucc-1.5V）Vo；5）差動輸入電壓范圍較大，大到可以等于電源電壓；6）輸出端電位可靈活方便地選用。

　　關鍵詞：電壓比較器 LM339 典型應用例子

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

圖 1

　　 LM339類似于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輸入共模范圍的任何一點），另一端加一個待比較的信號電壓。當“+”端電壓高于“-”端時，輸出管截止，相當于輸出端開路。當“-”端電壓高于“+”端時，輸出管飽和，相當于輸出端接低電位。兩個輸入端電壓差別大于10mV就能確保輸出能從一種狀態(tài)可靠地轉換到另一種狀態(tài)，因此，把LM339用在弱信號檢測等場合是比較理想的。LM339的輸出端相當于一只不接集電極電阻的晶體三極管，在使用時輸出端到正電源一般須接一只電阻（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管截止時，它的集電極電壓基本上取決于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1a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1b為其傳輸特性。

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，它的值取決于R1于R2。UR=R2/（R1+R2）*UCC。同相端的電壓就等于熱敏元件Rt的電壓降。當機內溫度為設定值以下時，“+”端電壓大于“-”端電壓，Uo為高電位。當溫度上升為設定值以上時，“-”端電壓大于“+”端，比較器反轉，Uo輸出為零電位，使保護電路動作，調節(jié)R1的值可以改變門限電壓，既設定溫度值的大小。

圖 3

　　遲滯比較器

　　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(chǎn)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1a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1b為遲滯比較器的傳輸特性。

圖 1

　　不難看出，當輸出狀態(tài)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(wěn)定的。但隨之而來的是分辨率降低。因為對遲滯比較器來說，它不能分辨差別小于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(yōu)點。除此之外，由于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于電路寄生耦合而產(chǎn)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，如晶體二極管，利用二極管的單向導電性，便可實現(xiàn)上述要求。圖2為其原理圖。

圖 2

　　圖3為某電磁爐電路中電網(wǎng)過電壓檢測電路部分。電網(wǎng)電壓正常時，1/4LM339的U42.8V，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(wǎng)電壓大于242V時，U4>2.8V，比較器翻轉，輸出為0V，BG1截止，U5的電壓就完全決定于R1與R2的分壓值，為2.7V，促使U4更大于U5，這就使翻轉后的狀態(tài)極為穩(wěn)定，避免了過壓點附近由于電網(wǎng)電壓很小的波動而引起的不穩(wěn)定的現(xiàn)象。由于制造了一定的回差（遲滯），在過電壓保護后，電網(wǎng)電壓要降到242-5=237V時，U4

圖 3

　　雙限比較器（窗口比較器）

　　圖1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位于門限電壓之間時（UR1UR2或Uin

　　用LM339組成振蕩器

　　圖1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(shù)字邏輯門電路，并可直接與TTL、CMOS電路接口。

圖 1