四电压比较器LM339简介和9个典型应用例子.doc

1、四电压比较器 LM339 简介和 9 个典型应用例子摘要： 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，如 IR2339、ANI339、SF3

2、39 等. 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，如 IR2339、ANI339、SF339 等，它们的参数基本一致，可互换使用。 图

3、1 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

4、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 制作电池自动充电器方法 试用 LM339 电压比较器制作的这款充电器,适宜于 5 号或 7 号镍镉、镍氢电池充电,电路简单易制, 元件无特殊要求,具有自动检测功能,效果颇佳 .工作原理如附图所示,LM339 共有四个单元,每个单元独立充一节可充电池 .这里仅绘出其中一个单元. 工作原理 电源经过三端稳压块 IC1 KA

5、78M05R 稳压后,+5V 为 IC2脚提供工作电压,此外+5V 电压通过电阻 R1 和 R2、R3 分压后把 IC2 LM339 反相输入端脚电位设定在 142V 作为参考电压,同相输入端脚电位受控于被充电池端电压. 刚放进用尽的电池,由于电池端电压低于反相端脚设定的参考值 142V,那么脚输出低电平 ,V1 正偏导通,+5V 电压经 V1c、e 极,R5 限流对电池充电,R5取值 10 时, 充电电流约 150mA.当电池充满即端电压达到(或高于)142V( 镍镉和镍氢电池电压阈值)时, 此电压值通过 R4 取样加到IC2 脚, 与脚参考值作比较,使 IC2 比较器翻转,脚输出高电平,V

6、1 截止,指示灯 LED2 灭, 充电结束,实现自动控制. 指示灯 LED1(红)作电源指示(常亮),LED2(绿) 作充电指示. 实际上电池充满时,LED2 表现为不断闪烁的指示状态,原因是电池端电压上升到(或超过)142V 时,比较器翻转, 停止充电,灯灭;此时电池端电压就可能下降,比较器又要翻转,又充电,灯亮. 也就是说电池电压达到 142V 临界点上下时,比较器是在不断反复翻转, 使电池进入 “停“ 与“ 充“的交替状态 ,这是一种“浮充“状态,所以 LED2 闪烁发光.LM339 制作单限比较器电路 图 1a 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

7、，在反相输入端接一个参考电压（门限电平）Ur。当输入电压 UinUr 时，输出为高电平 UOH。图 1b 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。U R=R2/（R1+R2）*U CC。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。图 3LM339 制作迟滞比较器 迟滞比

8、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 1a 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 1b 为迟滞比较器的传输特性。图 1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 U 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 U 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

9、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 2 为其原理图。图 2图 3 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，U4U R2或 UinUR1）输出为低电位（U O=UOL），窗口电压 U=U R2-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。 LM339 制作用 LM339 组成振荡器 图 1 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。图 1