LM339主要特點
內部裝有四個獨立的電壓比較器,該電壓比較器的特點是:
1)失調電壓小,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,應用廣泛,所以世界上各大IC生產廠、公司竟相推出自己的四比較器,如IR2339、ANI339、SF339等,它們的參數基本一致,可互換使用。
LM339類似于增益不可調的運算放大器。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),另一端加一個待比較的信號電壓。當“+”端電壓高于“-”端時,輸出管截止,相當于輸出端開路。當“-”端電壓高于“+”端時,輸出管飽和,相當于輸出端接低電位。兩個輸入端電壓差別大于10mV就能確保輸出能從一種狀態可靠地轉換到另一種狀態,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。因為當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)
內部結構圖
1/4 的內部電路圖
LM339引腳功能排列表:
| 引腳功能
| 符號
| 引
| 引腳功能
| 符號
|
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
|
參數名稱
| 符號
| 數值
| 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
|
工作環境溫度
| Topr
| 0 to +70
| ℃
|
貯存溫度
| Tstg
| -65 to 150
| ℃
|
數名稱
| 符號
| 測試條件
| 最小
| 典型
| 最大
| 單位
|
輸入失調電壓
| VIO
| VCM=0 to VCC-1.5 VO(P)=1.4V, Rs=0
| -
| ±1.0
| ±5.0
| mV
|
輸入失調電流
| 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。當輸入電壓Uin>Ur時,輸出為高電平UOH。圖2b為其傳輸特性。
圖3為某儀器中過熱檢測保護電路。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。當機內溫度為設定值以下時,“+”端電壓大于“-”端電壓,Uo為高電位。當溫度上升為設定值以上時,“-”端電壓大于“+”端,比較器反轉,Uo輸出為零電位,使保護電路動作,調節R1的值可以改變門限電壓,既設定溫度值的大小。
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Uin在門限值附近有微小的干擾,則輸出電壓就會產生相應的抖動(起伏)。在電路中引入正反饋可以克服這一缺點。
圖4a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4b為遲滯比較器的傳輸特性。
不難看出,當輸出狀態一旦轉換后,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定的。但隨之而來的是分辨率降低。因為對遲滯比較器來說,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速度,這是它的一個優點。除此之外,由于遲滯比較器加的正反饋很強,遠比電路中的寄生耦合強得多,故遲滯比較器還可免除由于電路寄生耦合而產生的自激振蕩。
如果需要將一個跳變點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,利用二極管的單向導電性,便可實現上述要求。圖5為其原理圖。
圖6為某電磁爐電路中電網過電壓檢測電路部分。電網電壓正常時,1/4LM339的U4<2.8V,U5=2.8V,輸出開路,過電壓保護電路不工作,作為正反饋的射極跟隨器BG1是導通的。當電網電壓大于242V時,U4>2.8V,比較器翻轉,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,這就使翻轉后的狀態極為穩定,避免了過壓點附近由于電網電壓很小的波動而引起的不穩定的現象。由于制造了一定的回差(遲滯),在過電壓保護后,電網電壓要降到242-5=237V時,U4<U3,電磁爐才又開始工作。這正是我們所期望的。
雙限比較器(窗口比較器)
圖7電路由兩個LM339組成一個窗口比較器。當被比較的信號電壓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。
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C1=0.1uF時。f=53Hz;當C1=0.01uF時,f=530Hz;當C1=0.001uF時,f=5300Hz。
LM339還可以組成高壓數字邏輯門電路,并可直接與TTL、CMOS電路接口。
LM339應用注意事項:
LM339是高增益,寬頻帶器件,象大多數比較器一樣,如果輸出端到輸入端有寄生電容而產生耦合,則很容易產生振蕩.這種現象僅僅出現在當比較器改變狀態時,輸出電壓過渡的間隙.電源加旁路濾波并不能解決這個問題,標準PC板的設計對減小輸入—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,而且增加甚至很小的正反饋量(滯回1.0~10mV)能導致快速轉換,使得不可能產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—輸出在很短的轉換周期內振蕩,如果輸入信號是脈沖波形,并且上升和下降時間相當快,則滯回將不需要.
比較器的所有沒有用的引腳必須接地.
LM339偏置網絡確立了其靜態電流與電源電壓范圍 2.0~30V無關.
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.保護部分必須能阻止輸入電壓向負端超過-0.3V.
LM339的輸出部分是集電極開路,發射極接地的 NPN輸出晶體管,可以用多集電極輸出提供或 OR ing
功能.輸出負載電阻能銜接在可允許電源電壓范圍內的任何電源電壓上,不受 Vcc端電壓值的限制.此輸出能作為一個簡單的對地SPS開路(當不用負載電阻沒被運用),輸出部分的陷電流被可能得到的驅動和器件的β值所限制.當達到極限電流(16mA)時,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。當負載電流很小時,輸出晶體管的低失調電壓(約1.0mV)允許輸出箝位在零電平。