LM339主要特点
内部装有四个独立的电压比较器,该电压比较器的特点是:
1)失调电压小,典型值为2mV;
2)电源电压范围宽,单电源为2-36V,双电源电压为±1V-±18V;
3)对比较信号源的内阻限制较宽;
4)共模范围很大,为0~(Ucc-1.5V)Vo;
5)差动输入电压范围较大,大到可以等于电源电压;
6)输出端电位可灵活方便地选用。
LM339集成块采用C-14型封装,图1为外型及管脚排列图。由于LM339使用灵活,应用广泛,所以世界上各大IC生产厂、公司竟相推出自己的四比较器,如IR2339、ANI339、SF339等,它们的参数基本一致,可互换使用。
LM339类似于增益不可调的运算放大器。每个比较器有两个输入端和一个输出端。两个输入端一个称为同相输入端,用“+”表示,另一个称为反相输入端,用“-”表示。用作比较两个电压时,任意一个输入端加一个固定电压做参考电压(也称为门限电平,它可选择LM339输入共模范围的任何一点),另一端加一个待比较的信号电压。当“+”端电压高于“-”端时,输出管截止,相当于输出端开路。当“-”端电压高于“+”端时,输出管饱和,相当于输出端接低电位。两个输入端电压差别大于10mV就能确保输出能从一种状态可靠地转换到另一种状态,因此,把LM339用在弱信号检测等场合是比较理想的。LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管,在使用时输出端到正电源一般须接一只电阻(称为上拉电阻,选3-15K)。选不同阻值的上拉电阻会影响输出端高电位的值。因为当输出晶体三极管截止时,它的集电极电压基本上取决于上拉电阻与负载的值。另外,各比较器的输出端允许连接在一起使用。
LM339引脚图
采用双列直插14 脚塑料封装(DIP14)和微形的双列14 脚塑料封装(SOP14)
内部结构图
1/4 的内部电路图
LM339引脚功能排列表:
| 引脚功能
| 符号
| 引
| 引脚功能
| 符号
|
1
| 输出端2
| OUT2
| 8
| 反向输入端3
| 1N-(3)
|
2
| 输出端1
| OUT1
| 9
| 正向输入端3
| 1N+(3)
|
3
| 电源
| VCC +
| 10
| 反向输入端4
| 1N-(4)
|
4
| 反向输入端1
| 1N-(1)
| 11
| 正向输入端4
| 1N+(4)
|
5
| 正向输入端1
| 1N+(1)
| 12
| 电源
| Vcc-
|
6
| 反向输入端2
| 1N-(2)
| 13
| 输出端4
| OUT4
|
7
| 正向输入端2
| OUT2(2)
| 14
| 输出端3
| OUT3
|
参数名称
| 符号
| 数值
| 单位
|
电源电压
| VCC
| ±18 或36
| V
|
差模输入电压
| VID
| ±36
| V
|
共模输入电压
| VI
| -0.3~VCC
| V
|
功耗
| Pd
| 570
| mW
|
工作环境温度
| Topr
| 0 to +70
| ℃
|
贮存温度
| Tstg
| -65 to 150
| ℃
|
数名称
| 符号
| 测试条件
| 最小
| 典型
| 最大
| 单位
|
输入失调电压
| VIO
| VCM=0 to VCC-1.5 VO(P)=1.4V, Rs=0
| -
| ±1.0
| ±5.0
| mV
|
输入失调电流
| IIO
| -
| -
| ±5
| ±50
| nA
|
输入偏置电流
| Ib
| -
| -
| 65
| 250
| nA
|
共模输入电压
| VIC
| -
| 0
| -
| VCC-1.5
| V
|
静态电流
| ICC
| VCC = +5V, no load
| -
| 1.1
| 2.0
| mA
|
VCC = +30V, no load
| -
| 1.3
| 2.5
| mA
| ||
电压增益
| AV
| VCC=15V, RL>15kΩ
| -
| 200
| -
| V/mV
|
灌电流
| lsink
| Vi(-)>1V, Vi(+)=0V, Vo(p)<1.5V
| 6
| 16
| -
| mA
|
输出漏电流
| IOLE
| Vi(-)=0V, Vi(+)=1V, VO=5V
| -
| 0.1
| -
| nA
|
单限比较器电路
图2a给出了一个基本单限比较器。输入信号Uin,即待比较电压,它加到同相输入端,在反相输入端接一个参考电压(门限电平)Ur。当输入电压Uin>Ur时,输出为高电平UOH。图2b为其传输特性。
图3为某仪器中过热检测保护电路。它用单电源供电,1/4LM339的反相输入端加一个固定的参考电压,它的值取决于R1于R2。UR=R2/(R1+R2)*UCC。同相端的电压就等于热敏元件Rt的电压降。当机内温度为设定值以下时,“+”端电压大于“-”端电压,Uo为高电位。当温度上升为设定值以上时,“-”端电压大于“+”端,比较器反转,Uo输出为零电位,使保护电路动作,调节R1的值可以改变门限电压,既设定温度值的大小。
迟滞比较器
迟滞比较器又可理解为加正反馈的单限比较器。前面介绍的单限比较器,如果输入信号Uin在门限值附近有微小的干扰,则输出电压就会产生相应的抖动(起伏)。在电路中引入正反馈可以克服这一缺点。
图4a给出了一个迟滞比较器,人们所熟悉的“史密特”电路即是有迟滞的比较器。图4b为迟滞比较器的传输特性。
不难看出,当输出状态一旦转换后,只要在跳变电压值附近的干扰不超过ΔU之值,输出电压的值就将是稳定的。但随之而来的是分辨率降低。因为对迟滞比较器来说,它不能分辨差别小于ΔU的两个输入电压值。迟滞比较器加有正反馈可以加快比较器的响应速度,这是它的一个优点。除此之外,由于迟滞比较器加的正反馈很强,远比电路中的寄生耦合强得多,故迟滞比较器还可免除由于电路寄生耦合而产生的自激振荡。
如果需要将一个跳变点固定在某一个参考电压值上,可在正反馈电路中接入一个非线性元件,如晶体二极管,利用二极管的单向导电性,便可实现上述要求。图5为其原理图。
图6为某电磁炉电路中电网过电压检测电路部分。电网电压正常时,1/4LM339的U4<2.8V,U5=2.8V,输出开路,过电压保护电路不工作,作为正反馈的射极跟随器BG1是导通的。当电网电压大于242V时,U4>2.8V,比较器翻转,输出为0V,BG1截止,U5的电压就完全决定于R1与R2的分压值,为2.7V,促使U4更大于U5,这就使翻转后的状态极为稳定,避免了过压点附近由于电网电压很小的波动而引起的不稳定的现象。由于制造了一定的回差(迟滞),在过电压保护后,电网电压要降到242-5=237V时,U4<U3,电磁炉才又开始工作。这正是我们所期望的。
双限比较器(窗口比较器)
图7电路由两个LM339组成一个窗口比较器。当被比较的信号电压Uin位于门限电压之间时(UR1<Uin<UR2),输出为高电位(UO=UOH)。当Uin不在门限电位范围之间时,(Uin>UR2或Uin<UR1)输出为低电位(UO=UOL),窗口电压ΔU=UR2-UR1。它可用来判断输入信号电位是否位于指定门限电位之间。
用LM339组成振荡器
图8为有1/4LM339组成的音频方波振荡器的电路。改变C1可改变输出方波的频率。本电路中,当C1=0.1uF时。f=53Hz;当C1=0.01uF时,f=530Hz;当C1=0.001uF时,f=5300Hz。
LM339还可以组成高压数字逻辑门电路,并可直接与TTL、CMOS电路接口。
LM339应用注意事项:
LM339是高增益,宽频带器件,象大多数比较器一样,如果输出端到输入端有寄生电容而产生耦合,则很容易产生振荡.这种现象仅仅出现在当比较器改变状态时,输出电压过渡的间隙.电源加旁路滤波并不能解决这个问题,标准PC板的设计对减小输入—输出寄生电容耦合是有助的.减小输入电阻至小于10K将减小反馈信号,而且增加甚至很小的正反馈量(滞回1.0~10mV)能导致快速转换,使得不可能产生由于寄生电容引起的振荡.除非利用滞后,否则直接插入IC并在引脚上加上电阻将引起输入—输出在很短的转换周期内振荡,如果输入信号是脉冲波形,并且上升和下降时间相当快,则滞回将不需要.
比较器的所有没有用的引脚必须接地.
LM339偏置网络确立了其静态电流与电源电压范围 2.0~30V无关.
通常电源不需要加旁路电容。
差分输入电压可以大于Vcc并不损坏器件.保护部分必须能阻止输入电压向负端超过-0.3V.
LM339的输出部分是集电极开路,发射极接地的 NPN输出晶体管,可以用多集电极输出提供或 OR ing
功能.输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的任何电源电压上,不受 Vcc端电压值的限制.此输出能作为一个简单的对地SPS开路(当不用负载电阻没被运用),输出部分的陷电流被可能得到的驱动和器件的β值所限制.当达到极限电流(16mA)时,输出晶体管将退出而且输出电压将很快上升.输出饱和电压被输出晶体管大约60ohm 的γSAT限制。当负载电流很小时,输出晶体管的低失调电压(约1.0mV)允许输出箝位在零电平。
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