LM339主要特點(diǎn)
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。
LM339類(lèi)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(chēng)為同相輸入端,用“+”表示,另一個(gè)稱(chēng)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(chēng)為門(mén)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(kāi)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(chēng)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。
LM339引腳圖
采用雙列直插14 腳塑料封裝(DIP14)和微形的雙列14 腳塑料封裝(SOP14)
內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
1/4 的內(nèi)部電路圖
LM339引腳功能排列表:
| 引腳功能
| 符號(hào)
| 引
| 引腳功能
| 符號(hào)
|
1
| 輸出端2
| OUT2
| 8
| 反向輸入端3
| 1N-(3)
|
2
| 輸出端1
| OUT1
| 9
| 正向輸入端3
| 1N+(3)
|
3
| 電源
| VCC +
| 10
| 反向輸入端4
| 1N-(4)
|
4
| 反向輸入端1
| 1N-(1)
| 11
| 正向輸入端4
| 1N+(4)
|
5
| 正向輸入端1
| 1N+(1)
| 12
| 電源
| Vcc-
|
6
| 反向輸入端2
| 1N-(2)
| 13
| 輸出端4
| OUT4
|
7
| 正向輸入端2
| OUT2(2)
| 14
| 輸出端3
| OUT3
|
參數(shù)名稱(chēng)
| 符號(hào)
| 數(shù)值
| 單位
|
電源電壓
| VCC
| ±18 或36
| V
|
差模輸入電壓
| VID
| ±36
| V
|
共模輸入電壓
| VI
| -0.3~VCC
| V
|
功耗
| Pd
| 570
| mW
|
工作環(huán)境溫度
| Topr
| 0 to +70
| ℃
|
貯存溫度
| Tstg
| -65 to 150
| ℃
|
數(shù)名稱(chēng)
| 符號(hào)
| 測(cè)試條件
| 最小
| 典型
| 最大
| 單位
|
輸入失調(diào)電壓
| VIO
| VCM=0 to VCC-1.5 VO(P)=1.4V, Rs=0
| -
| ±1.0
| ±5.0
| mV
|
輸入失調(diào)電流
| IIO
| -
| -
| ±5
| ±50
| nA
|
輸入偏置電流
| Ib
| -
| -
| 65
| 250
| nA
|
共模輸入電壓
| VIC
| -
| 0
| -
| VCC-1.5
| V
|
靜態(tài)電流
| ICC
| VCC = +5V, no load
| -
| 1.1
| 2.0
| mA
|
VCC = +30V, no load
| -
| 1.3
| 2.5
| mA
| ||
電壓增益
| AV
| VCC=15V, RL>15kΩ
| -
| 200
| -
| V/mV
|
灌電流
| lsink
| Vi(-)>1V, Vi(+)=0V, Vo(p)<1.5V
| 6
| 16
| -
| mA
|
輸出漏電流
| IOLE
| Vi(-)=0V, Vi(+)=1V, VO=5V
| -
| 0.1
| -
| nA
|
單限比較器電路
圖2a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(mén)限電平)Ur。當(dāng)輸入電壓Uin>Ur時(shí),輸出為高電平UOH。圖2b為其傳輸特性。
圖3為某儀器中過(guò)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(mén)限電壓,既設(shè)定溫度值的大小。
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(mén)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4a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4b為遲滯比較器的傳輸特性。
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(guò)ΔU之值,輸出電壓的值就將是穩(wěn)定的。但隨之而來(lái)的是分辨率降低。因?yàn)閷?duì)遲滯比較器來(lái)說(shuō),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娦裕憧蓪?shí)現(xiàn)上述要求。圖5為其原理圖。
圖6為某電磁爐電路中電網(wǎng)過(guò)電壓檢測(cè)電路部分。電網(wǎng)電壓正常時(shí),1/4LM339的U4<2.8V,U5=2.8V,輸出開(kāi)路,過(guò)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(guò)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(guò)電壓保護(hù)后,電網(wǎng)電壓要降到242-5=237V時(shí),U4<U3,電磁爐才又開(kāi)始工作。這正是我們所期望的。
雙限比較器(窗口比較器)
圖7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(mén)限電壓之間時(shí)(UR1<Uin<UR2),輸出為高電位(UO=UOH)。當(dāng)Uin不在門(mén)限電位范圍之間時(shí),(Uin>UR2或Uin<UR1)輸出為低電位(UO=UOL),窗口電壓ΔU=UR2-UR1。它可用來(lái)判斷輸入信號(hào)電位是否位于指定門(mén)限電位之間。
用LM339組成振蕩器
圖8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(mén)電路,并可直接與TTL、CMOS電路接口。
LM339應(yīng)用注意事項(xiàng):
LM339是高增益,寬頻帶器件,象大多數(shù)比較器一樣,如果輸出端到輸入端有寄生電容而產(chǎn)生耦合,則很容易產(chǎn)生振蕩.這種現(xiàn)象僅僅出現(xiàn)在當(dāng)比較器改變狀態(tài)時(shí),輸出電壓過(guò)渡的間隙.電源加旁路濾波并不能解決這個(gè)問(wèn)題,標(biāo)準(zhǔn)PC板的設(shè)計(jì)對(duì)減小輸入—輸出寄生電容耦合是有助的.減小輸入電阻至小于10K將減小反饋信號(hào),而且增加甚至很小的正反饋量(滯回1.0~10mV)能導(dǎo)致快速轉(zhuǎn)換,使得不可能產(chǎn)生由于寄生電容引起的振蕩.除非利用滯后,否則直接插入IC并在引腳上加上電阻將引起輸入—輸出在很短的轉(zhuǎn)換周期內(nèi)振蕩,如果輸入信號(hào)是脈沖波形,并且上升和下降時(shí)間相當(dāng)快,則滯回將不需要.
比較器的所有沒(méi)有用的引腳必須接地.
LM339偏置網(wǎng)絡(luò)確立了其靜態(tài)電流與電源電壓范圍 2.0~30V無(wú)關(guān).
通常電源不需要加旁路電容。
差分輸入電壓可以大于Vcc并不損壞器件.保護(hù)部分必須能阻止輸入電壓向負(fù)端超過(guò)-0.3V.
LM339的輸出部分是集電極開(kāi)路,發(fā)射極接地的 NPN輸出晶體管,可以用多集電極輸出提供或 OR ing
功能.輸出負(fù)載電阻能銜接在可允許電源電壓范圍內(nèi)的任何電源電壓上,不受 Vcc端電壓值的限制.此輸出能作為一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)地SPS開(kāi)路(當(dāng)不用負(fù)載電阻沒(méi)被運(yùn)用),輸出部分的陷電流被可能得到的驅(qū)動(dòng)和器件的β值所限制.當(dāng)達(dá)到極限電流(16mA)時(shí),輸出晶體管將退出而且輸出電壓將很快上升.輸出飽和電壓被輸出晶體管大約60ohm 的γSAT限制。當(dāng)負(fù)載電流很小時(shí),輸出晶體管的低失調(diào)電壓(約1.0mV)允許輸出箝位在零電平。