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.
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(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?便可實(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(shí),1/4LM339的U42.8V,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)(UR1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