LM339 是一種經(jīng)典的四路差動比較器集成電路，廣泛應(yīng)用于各種電子電路中，用于電壓比較、信號處理和邏輯電平判斷等場合。本文將詳細介紹 LM339 的基礎(chǔ)知識，包括其基本參數(shù)、工作原理、特點及其在實際應(yīng)用中的功能和用途。

一、LM339 基本概述

LM339 是由德州儀器（Texas Instruments）等公司制造的四通道差動比較器集成電路，具有寬電源電壓范圍、低功耗、低輸入偏置電流等特性，適用于各種需要電壓比較的場合。LM339 內(nèi)部包含四個獨立的差動比較器，每個比較器有兩個輸入端和一個輸出端，可獨立工作。

LM339 的輸入電壓可以低至地電位（0V），其輸出采用開集電極結(jié)構(gòu)，能夠直接驅(qū)動 LED 或其他負載。由于其寬工作電壓范圍和出色的性能，LM339 被廣泛應(yīng)用于傳感器接口、限位開關(guān)、電壓檢測等領(lǐng)域。

二、LM339 的技術(shù)參數(shù)

LM339 的主要技術(shù)參數(shù)如下：

• 電源電壓范圍：2V 至 36V

• 輸入失調(diào)電壓：最大5mV

• 輸入偏置電流：最大250nA

• 輸入電壓范圍：0V 至（Vcc - 1.5V）

• 輸出電流：最大16mA（開漏輸出）

• 工作溫度范圍：-40°C 至 85°C（商用級）或 -55°C 至 125°C（工業(yè)級）

這些參數(shù)表明 LM339 能夠在寬電源電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，適用于許多工業(yè)和商用應(yīng)用。此外，其低輸入偏置電流和低失調(diào)電壓特點，使其在精密電壓比較需求中表現(xiàn)優(yōu)秀。

三、LM339 的工作原理

LM339 的工作原理基于運算放大器的比較特性。其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)類似于運算放大器，但輸出采用了開集電極結(jié)構(gòu)，這意味著 LM339 的輸出并不能直接提供高電平，而需要外部上拉電阻來提供高電平電壓。

在每個比較器中，當(dāng)正輸入端電壓高于負輸入端電壓時，輸出端被拉低至接近地電位（低電平），即導(dǎo)通狀態(tài)；相反，當(dāng)正輸入端電壓低于負輸入端電壓時，輸出端保持為高阻抗?fàn)顟B(tài)，輸出電平由外部上拉電阻決定。

這種開集電極的輸出方式允許多個 LM339 的輸出端口連接在一起，通過上拉電阻實現(xiàn)“與”邏輯運算，這在一些邏輯控制電路中十分有用。

四、LM339 的主要特點

1. 低功耗：LM339 的功耗極低，適用于對功耗敏感的應(yīng)用。

2. 寬電源電壓范圍：可以在2V至36V的寬電壓范圍內(nèi)工作，既適合低電壓系統(tǒng)，也適合高電壓系統(tǒng)。

3. 低輸入失調(diào)電壓和低輸入偏置電流：這使得 LM339 能在高精度比較應(yīng)用中表現(xiàn)良好。

4. 輸出為開集電極結(jié)構(gòu)：輸出的開集電極結(jié)構(gòu)允許多個輸出端并聯(lián)，可以直接驅(qū)動負載。

5. 寬輸入電壓范圍：輸入電壓范圍從0V到（Vcc-1.5V），適合直接連接各種傳感器和信號源。

五、LM339 的典型應(yīng)用

1. 電壓比較器

LM339 常用于電壓比較電路中，以檢測電壓的高低。當(dāng)輸入信號電壓達到預(yù)設(shè)閾值時，LM339 的輸出狀態(tài)會發(fā)生變化，從而觸發(fā)控制電路的后續(xù)操作。典型應(yīng)用包括電壓監(jiān)控、欠壓和過壓保護等。

2. 窗口比較器

窗口比較器是一種常見的電壓監(jiān)控電路，用于判斷輸入信號是否在預(yù)設(shè)的電壓范圍內(nèi)。LM339 的四個比較器可以組合成一個窗口比較器，通過對輸入信號與上下限閾值的比較，判斷其是否處于窗口范圍內(nèi)，若超出范圍，則輸出信號報警。

3. 零交叉檢測

在交流信號處理電路中，零交叉檢測用于檢測交流信號從正半周切換至負半周的時刻，常用于相位檢測和同步電路。通過 LM339 的差動比較功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對信號零交叉的精確檢測。

4. PWM 信號生成

LM339 也可以用于生成脈寬調(diào)制（PWM）信號。通過一個 RC 振蕩電路來提供參考電壓，并與輸入信號比較，生成相應(yīng)的 PWM 信號，廣泛應(yīng)用于電機控制和亮度調(diào)節(jié)等場景。

5. 傳感器信號調(diào)理

在傳感器接口電路中，LM339 可用作信號調(diào)理器，放大或比較傳感器輸出信號。例如，在溫度監(jiān)控電路中，可將熱敏電阻的輸出信號輸入 LM339 進行比較，當(dāng)溫度超出設(shè)定范圍時發(fā)出警告信號。

六、LM339 的典型應(yīng)用電路

1. 基本電壓比較電路

一個簡單的應(yīng)用電路是將 LM339 用于電壓比較。如在電池電壓檢測電路中，可將電池電壓輸入 LM339 的正輸入端，并將基準(zhǔn)電壓輸入負輸入端。若電池電壓低于基準(zhǔn)電壓，LM339 輸出低電平信號，觸發(fā)報警或其他保護措施。

2. 過壓與欠壓保護電路

LM339 的四路比較器可用于構(gòu)建過壓與欠壓保護電路。將電源電壓輸入 LM339 的正輸入端，并設(shè)置一個高于正常電壓的上限和一個低于正常電壓的下限。當(dāng)電源電壓超出正常范圍時，LM339 輸出變化，觸發(fā)保護機制。

3. 方波振蕩器

LM339 還可以用來構(gòu)建方波振蕩器，將輸出反饋到負輸入端，通過設(shè)置適當(dāng)?shù)姆答侂娐樊a(chǎn)生方波信號，常用于蜂鳴器控制或簡單的時鐘電路。

七、LM339 使用注意事項

1. 輸入電壓范圍：LM339 的輸入電壓范圍為0V至（Vcc-1.5V），在設(shè)計電路時應(yīng)確保輸入信號不超過此范圍，以避免誤動作。

2. 上拉電阻的選擇：由于 LM339 的輸出是開集電極結(jié)構(gòu)，需要連接上拉電阻。通常選擇的上拉電阻值在1kΩ至10kΩ之間，具體值視負載和響應(yīng)速度需求而定。

3. 去耦電容：在電源端應(yīng)添加適當(dāng)?shù)娜ヱ铍娙荩ㄈ?0.1μF），以濾除電源噪聲，確保 LM339 穩(wěn)定工作。

4. 輸入保護：若輸入電壓可能超過電源電壓范圍，建議在輸入端加裝限流電阻或二極管，以保護 LM339 不受過壓損壞。

八、LM339 的封裝與選型

LM339 常見的封裝類型有 DIP-14 和 SOIC-14，適合不同的 PCB 設(shè)計需求。在選型時，可以根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的溫度和穩(wěn)定性需求選擇工業(yè)級或商用級產(chǎn)品。此外，市場上有多個品牌的兼容產(chǎn)品，如 ON Semiconductor、STMicroelectronics 等，性能接近。

九、LM339 在實際應(yīng)用中的優(yōu)勢

1. 高性價比：LM339 以其低成本、高穩(wěn)定性等特點，成為許多電子工程師的首選。

2. 廣泛的應(yīng)用場景：從簡單的電壓比較到復(fù)雜的控制電路，LM339 都能勝任。

3. 易于設(shè)計和調(diào)試：其穩(wěn)定性和寬容性使得電路設(shè)計過程更加簡單，適合入門和工業(yè)級項目。

十、總結(jié)

LM339 作為一種經(jīng)典的四路差動比較器，憑借其廣泛的電壓工作范圍、低功耗和靈活的開集電極輸出設(shè)計，成為現(xiàn)代電子電路中不可或缺的基本組件。無論是用于電壓比較、信號檢測，還是邏輯控制電路，LM339 都表現(xiàn)出色。在設(shè)計和應(yīng)用 LM339 時，電路工程師應(yīng)根據(jù)具體需求合理選擇和配置，以實現(xiàn)最佳的應(yīng)用效果。