LM339 集成块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, IR2339, 如 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. 单限比较器电路
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 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) 当输入电压 Uin>Ur 时, Ur. 输出为高电平 UOH. 图 2b 为其传输特性. 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 U42.8V,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