四電壓比較器LM339的8個(gè)典型應(yīng)用例子

　　摘要：LM339集成塊內(nèi)部裝有四個(gè)獨(dú)立的電壓比較器，該電壓比較器的特點(diǎn)是：1）失調(diào)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(duì)比較信號(hào)源的內(nèi)阻限制較寬；4）共模范圍很大，為0~（Ucc-1.5V）Vo；5）差動(dòng)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(guān)鍵詞：電壓比較器 LM339 典型應(yīng)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(yīng)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(diào)的運(yùn)算放大器。每個(gè)比較器有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。兩個(gè)輸入端一個(gè)稱為同相輸入端，用“+”表示，另一個(gè)稱為反相輸入端，用“-”表示。用作比較兩個(gè)電壓時(shí)，任意一個(gè)輸入端加一個(gè)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(diǎn)），另一端加一個(gè)待比較的信號(hào)電壓。當(dāng)“+”端電壓高于“-”端時(shí)，輸出管截止，相當(dāng)于輸出端開路。當(dāng)“-”端電壓高于“+”端時(shí)，輸出管飽和，相當(dāng)于輸出端接低電位。兩個(gè)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(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)，因此，把LM339用在弱信號(hào)檢測(cè)等場(chǎng)合是比較理想的。LM339的輸出端相當(dāng)于一只不接集電極電阻的晶體三極管，在使用時(shí)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(huì)影響輸出端高電位的值。因?yàn)楫?dāng)輸出晶體三極管截止時(shí)，它的集電極電壓基本上取決于上拉電阻與負(fù)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(gè)基本單限比較器。輸入信號(hào)Uin，即待比較電壓，它加到同相輸入端，在反相輸入端接一個(gè)參考電壓（門限電平）Ur。當(dāng)輸入電壓Uin>Ur時(shí)，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(cè)保護(hù)電路。它用單電源供電，1/4LM339的反相輸入端加一個(gè)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(dāng)機(jī)內(nèi)溫度為設(shè)定值以下時(shí)，“+”端電壓大于“-”端電壓，Uo為高電位。當(dāng)溫度上升為設(shè)定值以上時(shí)，“-”端電壓大于“+”端，比較器反轉(zhuǎn)，Uo輸出為零電位，使保護(hù)電路動(dòng)作，調(diào)節(jié)R1的值可以改變門限電壓，既設(shè)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(hào)Uin在門限值附近有微小的干擾，則輸出電壓就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的抖動(dòng)（起伏）。在電路中引入正反饋可以克服這一缺點(diǎn)。

　　圖1a給出了一個(gè)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(dāng)輸出狀態(tài)一旦轉(zhuǎn)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?yàn)閷?duì)遲滯比較器來說，它不能分辨差別小于ΔU的兩個(gè)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(yīng)速度，這是它的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。除此之外，由于遲滯比較器加的正反饋很強(qiáng)，遠(yuǎn)比電路中的寄生耦合強(qiáng)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(gè)跳變點(diǎn)固定在某一個(gè)參考電壓值上，可在正反饋電路中接入一個(gè)非線性元件，如晶體二極管，利用二極管的單向?qū)щ娦?，便可?shí)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(cè)電路部分。電網(wǎng)電壓正常時(shí)，1/4LM339的U42.8V，U5=2.8V，輸出開路，過電壓保護(hù)電路不工作，作為正反饋的射極跟隨器BG1是導(dǎo)通的。當(dāng)電網(wǎng)電壓大于242V時(shí)，U4>2.8V，比較器翻轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)后的狀態(tài)極為穩(wěn)定，避免了過壓點(diǎn)附近由于電網(wǎng)電壓很小的波動(dòng)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(hù)后，電網(wǎng)電壓要降到242-5=237V時(shí)，U4

圖 3

　　雙限比較器（窗口比較器）

　　圖1電路由兩個(gè)LM339組成一個(gè)窗口比較器。當(dāng)被比較的信號(hào)電壓Uin位于門限電壓之間時(shí)（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(dāng)C1=0.1uF時(shí)。f=53Hz；當(dāng)C1=0.01uF時(shí)，f=530Hz；當(dāng)C1=0.001uF時(shí)，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