四电压比较器LM339的常用方法.doc
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1、四电压比较器LM339的常用方法 作者: 日期:14 个人收集整理 勿做商业用途四电压比较器LM339的常用方法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236V,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(Ucc1.5V)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C14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、A
2、NI339、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
3、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。 l、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UinUr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
4、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 2、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
5、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U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U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
6、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U42.8V,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,U42。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,U4U3,电磁炉才又开始工作。这正是我们所期望的。 图 3 3、双限比较器(窗口比较器) 图1电路由两个LM33
7、9组成一个窗口比较器。当被比较的信号电压Uin位于门限电压之间时(UR1UinUR2),输出为高电位(UO=UOH)。当Uin不在门限电位范围之间时,(UinUR2或UinU1时,运放A1输出高电平;当Ui U2时,运放A2输出高电平。运放A1、A2只要有一个输出高电平,晶体管BG1就会导通,发光二极管LED就会点亮。若选择U1U2,则当输入电压Ui越出U2,U1区间范围时,LED点亮,这便是一个电压双限指示器. 若选择U2 U1,则当输入电压在U2,U1区间范围时,LED点亮,这是一个“窗口”电压指示器。 此电路与各类传感器配合使用,稍加变通,便可用于各种物理量的双限检测、短路、断路报警等.
8、 6、单稳态触发器 见附图5。此电路可用在一些自动控制系统中。电阻R1、R2组成分压电路,为运放A1负输入端提供偏置电压U1,作为比较电压基准.静态时,电容C1充电完毕,运放A1正输入端电压U2等于电源电压V+,故A1输出高电平.当输入电压Ui变为低电平时,二极管D1导通,电容C1通过D1迅速放电,使U2突然降至地电平,此时因为U1U2,故运放A1输出低电平。当输入电压变高时,二极管D1截止,电源电压R3给电容C1充电,当C1上充电电压大于U1时,既U2U1,A1输出又变为高电平,从而结束了一次单稳触发。显然,提高U1或增大R2、C1的数值,都会使单稳延时时间增长,反之则缩短。 文档为个人收集
9、整理,来源于网络个人收集整理,勿做商业用途图 5 图 6如果将二极管D1去掉,则此电路具有加电延时功能。刚加电时,U1U2,运放A1输出低电平,随着电容C1不断充电,U2不断升高,当U2U1时,A1输出才变为高电平。参考图6电流反馈放大器不受基本增益带宽积的限制,随着信号幅度的增加,带宽的损失非常小。因为可以在最小失真的条件下对大信号进行调节,这些放大器在非常高的频率下通常都具有优异的线性度。而电压反馈放大器的带宽随着增益的增加降低,电流反馈放大器在很宽的增益范围上维持其大部分带宽不变。 正因为如此,准确地说,电流反馈运放没有增益带宽积的限制.当然,电流反馈运放也不是无限快,其压摆率(Slew
10、 Rate)不受内部偏置电流的限制,但受三极管本身的速度限制。对给定的偏置电流,这就容许不用通常可能影响稳定性的正反馈或其方法来获得较大的压摆率。 那么如何构建这些电路呢?电流反馈运放具有一个与差分对相对的输入缓冲器,该输入缓冲器大多数情况下常常是射极跟随器或其它非常类似的电路。正相输入端具有高阻抗,而缓冲器的输出,即放大器的反相输入具有低阻抗。相比之下,电压反馈放大器的输入都是高阻。 电流反馈运放的输出是电压,并且它与流出或流入运放的反相输入端的电流有关,这由称为互阻抗(transimpedance)的复杂函数Z(s)来表示(图1)。在直流时,互阻抗是一个非常大的数,并且像电压反馈运放一样,
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