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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. PSpice 和 TINA TI 模型
  11. 结论
  12. 相关文档
    1. 9.1 相关链接
  13. 10修订历史记录

上电行为

上电时,当比较器电源 (Vcc) 低于最小电源电压 (< 2V) 时,根据在该时间点施加的电源电压和输入电压,可以在输出端看到转换。这可能导致需要已知启动状态的设计(例如锁存电路或振荡器)出现问题。一些现有的设计可能无意中依赖了这种行为。

GUID-20231010-SS0I-M853-N9SN-59VX2MN0ML4Q-low.svg图 3-9 经典芯片启动,输出设置为高电平
GUID-20231010-SS0I-QHXS-56JW-CGBTBVWPZPMX-low.svg图 3-10 经典芯片的启动行为,输出设置为低电平

从 Vcc = 0V 开始直到大约 0.55V,输出为高阻抗,因为还没有足够的电源电压来偏置输出驱动器电流源 (Q12) 和输出晶体管 (Q8) 基极-发射极结。输出通过上拉电阻器跟踪上拉电源。

当电源电压达到 0.55V 的范围时,输出级现在刚好 有足够的偏置来激活,但输入级仍然没有足够的电压来运行。这在图 3-9图 3-10 中显示为输出唤醒。

当输出级正常工作而输入级仍不工作(切断)时,该区域中的输出行为类似于节 3.7 时的情形。这在图 3-9图 3-10 中显示为超出 VCM 行为。“经典”芯片输出将变为低电平,且 B 版本将保持高阻抗(高电平)。

当 VCC 电源达到 1V 范围时,就有足够的电源电压对输入级进行弱偏置。此时,输出可以开始响应输入信号,但仍不能保证正确的输出。这在图 3-9图 3-10 中显示为输入级开始工作

一旦电源达到 2V,输入和输出级就会完全偏置,但输入电压范围基本为零 (Vcc-2V)。输入可以正确响应零伏左右的输入电压。输入电压范围现在将随着电源电压的增加而成比例增加。

GUID-20231010-SS0I-N2HR-G9ML-V23KHKPGGPM3-low.svg图 3-11 B 芯片启动,输出设为高电平
GUID-20231010-SS0I-JX5D-5MKK-MPS90S2SHCCP-low.svg图 3-12 B 芯片启动,输出设为低电平

对于 B 器件,如图 3-11图 3-12 所示,行为类似,但在超出 Vcm 范围时输出会变为高电平。由于 B 工艺的差异,输出唤醒的电压略高,为 0.7V,而输入级在 1.2V 时开始工作。

对于电源启动斜升较慢的电路,最好保持较低的工作阈值电压,以确保它们尽快处于适当的工作范围内。

在断电期间会发生类似的情况,但顺序相反。补救措施类似于上电。

确保比较器在断电期间正常工作的一种方法是添加一个与比较器电路电源(包括任何基准分压器)串联的二极管,以及一个用于存储的大型比较器旁路电容器。这样,当主电源电压下降时,二极管会将比较器与主电源隔离,并保持 比较器电路电源,从而使其在电容器放电之前仍继续工作。由于 LM339 系列是集电极开路输出,因此无论输出状态如何,电源电流都是恒定的。需要考虑在断电期间的上拉和任何基准分压器电压源序列。