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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、SF339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 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 KA78M05R稳压后,+5V为IC2③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④脚电位设定在1.42V作为参考电压,同相输入端⑤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④脚设定的参考值1.42V,那么②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10Ω时,充电电流约150mA.当电池充满即端电压达到(或高于)1.42V(镍镉和镍氢电池电压阈值)时,此电压值通过R4取样加到IC2⑤脚,与④脚参考值作比较,使IC2比较器翻转,②脚输出高电平,V1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)1.42V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1.42V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,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。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。

图 3

  LM339制作迟滞比较器

  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,U4UR2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。

  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

博主
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