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四電壓比較器LM339簡介和9個典型應(yīng)用例子

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 摘要:   LM339集成塊內(nèi)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(diào)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(nèi)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(yīng)用廣泛,所以世界上各大IC生產(chǎn)廠、公司竟相推出自己的四比較器,如IR2339、ANI339、SF339等......
 LM339集成塊內(nèi)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(diào)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(nèi)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(yīng)用廣泛,所以世界上各大IC生產(chǎn)廠、公司竟相推出自己的四比較器,如IR2339、ANI339、SF339等,它們的參數(shù)基本一致,可互換使用。
。

圖 1

 

   LM339類似于增益不可調(diào)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(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài),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制作電池自動充電器方法 

     試用LM339電壓比較器制作的這款充電器,適宜于5號或7號鎳鎘、鎳氫電池充電,電路簡單易制,元件無特殊要求,具有自動檢測功能,效果頗佳.工作原理如附圖所示,LM339共有四個單元,每個單元獨立充一節(jié)可充電池.這里僅繪出其中一個單元.
   工作原理 電源經(jīng)過三端穩(wěn)壓塊IC1 KA78M05R穩(wěn)壓后,+5V為IC2③腳提供工作電壓,此外+5V電壓通過電阻R1和R2、R3分壓后把IC2 LM339反相輸入端④腳電位設(shè)定在1.42V作為參考電壓,同相輸入端⑤腳電位受控于被充電池端電壓.剛放進用盡的電池,由于電池端電壓低于反相端④腳設(shè)定的參考值1.42V,那么②腳輸出低電平,V1正偏導(dǎo)通,+5V電壓經(jīng)V1c、e極,R5限流對電池充電,R5取值10Ω時,充電電流約150mA.當電池充滿即端電壓達到(或高于)1.42V(鎳鎘和鎳氫電池電壓閾值)時,此電壓值通過R4取樣加到IC2⑤腳,與④腳參考值作比較,使IC2比較器翻轉(zhuǎn),②腳輸出高電平,V1截止,指示燈LED2滅,充電結(jié)束,實現(xiàn)自動控制.
  指示燈LED1(紅)作電源指示(常亮),LED2(綠)作充電指示.
  實際上電池充滿時,LED2表現(xiàn)為不斷閃爍的指示狀態(tài),原因是電池端電壓上升到(或超過)1.42V時,比較器翻轉(zhuǎn),停止充電,燈滅;此時電池端電壓就可能下降,比較器又要翻轉(zhuǎn),又充電,燈亮.也就是說電池電壓達到1.42V臨界點上下時,比較器是在不斷反復(fù)翻轉(zhuǎn),使電池進入"停"與"充"的交替狀態(tài),這是一種"浮充"狀態(tài),所以LED2閃爍發(fā)光.

  LM339制作單限比較器電路

  圖1a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1b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(nèi)溫度為設(shè)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(shè)定值以上時,“-”端電壓大于“+”端,比較器反轉(zhuǎn),Uo輸出為零電位,使保護電路動作,調(diào)節(jié)R1的值可以改變門限電壓,既設(shè)定溫度值的大小。

圖 3

  LM339制作遲滯比較器

  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(chǎn)生相應(yīng)的抖動(起伏)。在電路中引入正反饋可以克服這一缺點。

  圖1a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1b為遲滯比較器的傳輸特性。

圖 1

  不難看出,當輸出狀態(tài)一旦轉(zhuǎn)換后,只要在跳變電壓值附近的干擾不超過ΔU之值,輸出電壓的值就將是穩(wěn)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(yīng)速度,這是它的一個優(yōu)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(chǎn)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?qū)щ娦,便可實現(xiàn)上述要求。圖2為其原理圖。

圖 2

  圖3為某電磁爐電路中電網(wǎng)過電壓檢測電路部分。電網(wǎng)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(dǎo)通的。當電網(wǎng)電壓大于242V時,U4>2.8V,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,避免了過壓點附近由于電網(wǎng)電壓很小的波動而引起的不穩(wěn)定的現(xiàn)象。由于制造了一定的回差(遲滯),在過電壓保護后,電網(wǎng)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。

圖 3

  LM339制作雙限比較器(窗口比較器)

  圖1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。

  LM339制作LM339組成振蕩器

  圖1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(shù)字邏輯門電路,并可直接與TTL、CMOS電路接口。

圖 1



  來源:xiangxueqin
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