LM339电压比较器电路

1. 简介

LM339是一种常用的四路电压比较器集成电路，它具有低功耗、开路集电极输出、高输入阻抗和宽工作电压范围等特点。它广泛应用于电子测量、信号检测、过压/欠压报警等领域。在这篇文章中，我们将探讨LM339电压比较器的工作原理以及常见的应用电路。

2. LM339的基本特点

• 工作电压：2V至36V或±1V至±18V。
• 输出类型：开集电极（Open Collector），这意味着输出端需要外接上拉电阻。
• 输入特性：输入端具有非常高的输入阻抗，通常为1MΩ。
• 输出电流：最大输出电流为16mA。
• 低功耗：LM339设计为低功耗，适合长时间工作。

3. 工作原理

电压比较器的主要作用是比较两个输入电压，输出一个逻辑高或低的信号。LM339的比较原理是基于差分放大器的工作方式，具体工作原理如下：

• 比较器的两个输入端：一个是非反相输入（V+），另一个是反相输入（V-）。
• 输出：当V+（非反相输入）大于V-（反相输入）时，输出端会为低电平（通常是接地）。反之，当V-大于V+时，输出为高电平（由外部上拉电阻决定）。

LM339的输出是开集电极形式，这意味着当输出为低电平时，输出引脚会接地；而当输出为高电平时，输出引脚处于悬空状态，需要通过外接的上拉电阻将其拉高。

4. LM339电路示例

4.1 基本比较器电路

下面是一个基本的LM339电压比较器电路示意图：

plaintext Vcc | [R] | +---|---+ | | | ---- | | ---- | | | | | ( ) | ( ) | V- | V+ | | | | --- | | --- | | | | | LM339 | | | | | | | | | | --- | | | | | | | | | | | GND | Output | | Vout Rpull-up

4.2 工作原理

• 输入端：在此电路中，V+为参考电压，V-为待比较的电压信号。通过改变V-电压与V+电压的关系，输出端的电平也会发生变化。
• 输出端：当V-大于V+时，LM339的输出为低电平；当V-小于V+时，输出为高电平。输出通过上拉电阻将高电平拉到Vcc。

4.3 延迟比较器

通过在LM339的输入端增加适当的滞后电路，可以形成带有滞后特性的比较器电路，这样可以避免输入信号的微小波动引起误动作。下图显示了具有滞后特性的比较器电路。

plaintext +Vcc | [R] | +---|---+ | | | ---- | | ---- | | | | | ( ) | ( ) | V- | V+ | | | | --- | | --- | | | | | LM339 | | | | | | | | | | GND | Output | | Vout Rpull-up |----| (Hysteresis)

在这个电路中，滞后回路会导致当输出状态改变时，比较器的门限值会发生变化，从而减少信号波动对输出的影响。

5. LM339的应用

5.1 温度监控

LM339可以用作温度监控系统的核心，结合热电偶或热敏电阻等传感器，可以检测温度变化并输出相应的报警信号。当温度超过某个预设值时，LM339可以触发警报。

5.2 电压监测

LM339可以用于电压监测应用，比如电池电量检测。当电池电压低于预设值时，电压比较器可以发出警告信号，提醒用户更换电池。

5.3 数字电平检测

在数字电路中，LM339可以用于信号电平的检测，确保输入信号在有效范围内。例如，比较器可以用来将模拟信号转换为数字信号，用于微控制器输入。

6. 小结

LM339电压比较器是一款功能强大的集成电路，广泛应用于各种电子设备中。通过了解其基本工作原理和电路设计方法，可以有效地利用它来实现各种信号监控、控制和报警功能。