電壓比較器LM339的8個典型應(yīng)用例子
LM339集成塊內(nèi)部裝有四個獨(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）對比較信號源的內(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,。
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(diǎn)）,，另一端加一個待比較的信號電壓,。當(dāng)“+”端電壓高于“-”端時，輸出管截止,，相當(dāng)于輸出端開路,。當(dāng)“-”端電壓高于“+”端時，輸出管飽和,，相當(dāng)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(zhuǎn)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(dāng)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?yàn)楫?dāng)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(fù)載的值,。另外,，各比較器的輸出端允許連接在一起使用。
l 單限比較器電路
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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(dāng)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(hù)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(dāng)機(jī)內(nèi)溫度為設(shè)定值以下時，“+”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，“-”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
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l 遲滯比較器
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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(yīng)的抖動（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t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(yīng)速度，這是它的一個優(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,。
如果需要將一個跳變點(diǎn)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?qū)щ娦裕憧蓪?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)過電壓檢測電路部分。電網(wǎng)電壓正常時,，1/4LM339的U4<2.8V,，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,，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,，U4<U3，電磁爐才又開始工作,。這正是我們所期望的,。
圖 3
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l 雙限比較器（窗口比較器）
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圖1電路由兩個LM339組成一個窗口比較器。當(dāng)被比較的信號電壓Uin位于門限電壓之間時（UR1<Uin<UR2）,，輸出為高電位（UO=UOH）,。當(dāng)Uin不在門限電位范圍之間時,，（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于指定門限電位之間,。
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l 用LM339組成振蕩器
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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。f=53Hz,；當(dāng)C1=0.01uF時,，f=530Hz；當(dāng)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
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