ZHCAAN6D April   2023  – December 2023 LM2901 , LM2901B , LM2901B-Q1 , LM2903 , LM2903-Q1 , LM2903B , LM2903B-Q1 , LM339 , LM339-N , LM393 , LM393-N , LM393B , LM397 , TL331 , TL331-Q1 , TL331B

 

  1.   1
  2.   LM339、LM393、TL331 系列比较器（包括全新 B 版本）应用设计指南
  3.   商标
  4. 1 应用手册中包含的器件
    1. 1.1 基本器件型号
    2. 1.2 输入失调电压等级
    3. 1.3 最大电源电压
    4. 1.4 高可靠性选项
  5. 2 新的 TL331B、TL391B、LM339B、LM393B、LM2901B 和 LM2903B B 版本
    1. 2.1 在 PCN 中将“经典裸片”更改为“新裸片设计”
      1. 2.1.1 确定用于单通道 TL331 和双通道 LM293、LM393 和 LM2903 的芯片
      2. 2.1.2 确定用于四通道 LM139、LM239、LM339 和 LM2901 的芯片
      3. 2.1.3 器件 PCN 概要
    2. 2.2 对封装顶部标识的更改
  6. 3 输入注意事项
    1. 3.1  输入级原理图 – 经典 LM339 系列
    2. 3.2  输入级原理图 - 新的 B 器件
    3. 3.3  经典和 B 芯片器件之间的差异
    4. 3.4  输入电压范围
    5. 3.5  输入电压范围与共模电压范围间的关系
    6. 3.6  输入范围余量限制的原因
    7. 3.7  输入电压范围特性
      1. 3.7.1 两个输入都高于输入范围的行为
    8. 3.8  负输入电压
      1. 3.8.1 最大输入电流
      2. 3.8.2 相位反转或反相
      3. 3.8.3 保护输入免受负电压的影响
        1. 3.8.3.1 简单电阻器和二极管钳位
        2. 3.8.3.2 带钳位的分压器
          1. 3.8.3.2.1 带钳位的分体式分压器
    9. 3.9  上电行为
    10. 3.10 电容器和迟滞
    11. 3.11 输出-输入串扰
  7. 4 输出级注意事项
    1. 4.1 输出 VOL 和 IOL
    2. 4.2 上拉电阻器选择
    3. 4.3 短路灌电流
    4. 4.4 将输出上拉至高于 VCC
    5. 4.5 施加到输出的负电压
    6. 4.6 向输出端添加大型滤波电容器
  8. 5 电源注意事项
    1. 5.1 电源旁路
      1. 5.1.1 低 VCC 引导
      2. 5.1.2 双电源用法
  9. 6 比较器常规用法
    1. 6.1 比较器未使用通道的接线
      1. 6.1.1 禁止将输入端直接接地
      2. 6.1.2 比较器未使用输入的接线
      3. 6.1.3 保持输出悬空
      4. 6.1.4 原型设计
  10. 7 PSpice 和 TINA TI 模型
  11. 8 结论
  12. 9 相关文档
    1. 9.1 相关链接
  13. 10修订历史记录

3.6 输入范围余量限制的原因

LM339 系列是首个真正的单电源接地感测比较器，但它不是一种轨至轨输入器件，可感测的最大电压值比 VCC 低约 1.5V。输入级需要为 VCC 电源提供一些余量，以向输入器件 Q1 至 Q4 提供所需的尾电流和偏置。假设电源为 5V，图 3-3 显示了从电源电压降至输入端子的必要电压降。

GUID-7BB7CC2C-81F3-459C-995A-361333543702-low.gif图 3-3 输入级的 VBE 和 VSAT 占用的余量

直流偏置电流从 VCC 向下流动，经过 Q10 电流源，经过输入对 Q2 和 Q1，并通过输入源电阻从 输入引脚流向地面。

可通过计算 VBE 来分析所需的余量，从 VCC 轨开始一直到输入引脚。从 VCC 开始，电流源 Q10 集电极-发射极结 (VSAT10) 上的压降约为 250-300mV。在 Q2 (VBE2) 和 Q1 (VBE1) 的每个基极-发射极结上还有 600mV 的压降。通过将所有压降加在一起 (VSAT10 + VBE1 + VBE2) (VSAT10 + VBE1 + VBE2)，可以看出输入引脚和 VCC 之间至少需要有 1.5V 的余量，输入级才能正确偏置。

如果输入超过输入限制，该输入晶体管开始关闭，并且该器件的尾电流（I1 或 I2）也被切断。

GUID-8804D365-F2A6-4DBD-83C4-9C95B2695BD1-low.gif图 3-4 使用 5V 电源时输入电压范围的可视化表示

图 3-4 显示了使用单个 +5V 电源时输入电压范围的可视化表示。

在 0V 和 3V (VCC - 2V) 之间，该器件可完全正常运行，并将在整个额定温度范围内按照数据表规范运行。VCC - 2V 限值是建议用于所有设计的输入范围上限。

0 到 3.5V (VCC - 1.5V) 的输入范围在 25°C 及以上时有效。晶体管的 VBE 以 -2.1mV/°C 变化，因此介于 3V 和 3.5V 之间的范围将随温度变化。这使得输入电压范围随温度以 -4.2mV/°C 变化（注意负号！），从而需要在整个温度规格内使用 VCC - 2V。使用 VCC - 1.5V 限值会导致它在工作台上运行良好，但在低温条件下出现故障 投诉。不要犯这个错误！

介于 3.5V 和 4V 之间的范围是灰色区域，在这个区域中，器件在 25°C 及更高温度下似乎仍能正常工作，但当输入级逐渐耗尽时，关键规格（例如失调电压、偏置电流，尤其是传播延迟）会不断恶化。这些影响可能不会立即显现。在低温下运行会 导致出现故障。必须避免在这个区域中运行。

在 4V 和 5V 之间，甚至高达 36V，输入级被切断，输入偏置电流降至接近零。实际切断阈值取决于温度。比较器停止运行。不要在此区域中运行！