一、LM339工作原理

　　LM339（四路差動(dòng)比較器）是在電壓比較器芯片內(nèi)部裝有四個(gè)獨(dú)立的電壓比較器，是一種常見(jiàn)的集成電路，主要應(yīng)用于高壓數(shù)字邏輯門(mén)電路。

　　利用LM339可以方便的組成各種電壓比較器電路和振蕩器電路。

　　特點(diǎn)參數(shù)：

　　1）電壓失調(diào)小，一般是2mV；

　　2）共模范圍非常大，為0v到電源電壓減1.5v；

　　3）他對(duì)比較信號(hào)源的內(nèi)阻限制很寬；

　　4）LM339 vcc電壓范圍寬，單電源為2-36V，雙電源電壓為±1V-±18V；

　　5）輸出端電位可靈活方便地選用。

　　6）差動(dòng)輸入電壓范圍很大，甚至能等于vcc；

　　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。

　　二、LM339引腳圖及功能

　　1、LM339引腳圖

　　2、LM339引腳功能排列表

　　
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　　三、LM339內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　圖 ? 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

　　四、LM339特性參數(shù)

　　1、LM339主要參數(shù)表：

　　2、LM339電特性（除非特別說(shuō)明，VCC=5.0V， Tamb=25℃）

　　3、LM339使用說(shuō)明：

　　LM393/339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。

　　LM393/339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。

　　五、LM339應(yīng)用電路

　　1、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。

　　
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　　2、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。

　　3、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。

　　4、電壓跳變點(diǎn)固定電路

　　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。

　　5、過(guò)電壓檢測(cè)電路

　　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U42.8V，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

　　6、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)（UR1UR2或Uin

　　7、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。