双路差动比较器lm393中文资料_工作原理_内部结构及应用电路 - 全文

 

　　一、LM393工作原理

　　LM393是双电压比较器集成电路。

　　输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的任何电源电压上，不受Vcc端电压值的限制。此输出能作为一个简单的对地SPS开路（当不用负载电阻没被运用），输出部分的陷电流被可能得到的驱动和器件的β值所限制。当达到极限电流（16mA）时，输出晶体管将退出而且输出电压将很快上升。

　　LM393主要特点如下：

　　●工作电源电压范围宽，单电源、双电源均可工作，单电源：2～36V，双电源：±1～±18V；

　　●消耗电流小，Icc=0.8mA；

　　●输入失调电压小，VIO=±2mV；

　　●共模输入电压范围宽，Vic=0～Vcc-1.5V；

　　●输出与TTL，DTL，MOS，CMOS等兼容；

　　●输出可以用开路集电极连接“或”门；

　　二、LM393引脚图及内部框图

　　采用双列直插8脚塑料封装（DIP8）和微形的双列8脚塑料封装（SOP8）

　　

　　LM393内部结构图

　　LM393引脚功能排列表：

　　

　　三、LM393主要参数表：

　

　　电特性（除非特别说明，VCC=5.0V，Tamb=25℃）

　　应用说明：

　　LM393是高增益，宽频带器件，象大多数比较器一样，如果输出端到输入端有寄生电容而产生耦合，则很容易产生振荡。这种现象仅仅出现在当比较器改变状态时，输出电压过渡的间隙。电源加旁路滤波并不能解决这个问题，标准PC板的设计对减小输入—输出寄生电容耦合是有助的。减小输入电阻至小于10K将减小反馈信号，而且增加甚至很小的正反馈量（滞回1.0~10mV）能导致快速转换，使得不可能产生由于寄生电容引起的振荡。除非利用滞后，否则直接插入IC并在引脚上加上电阻将引起输入—输出在很短的转换周期内振荡，如果输入信号是脉冲波形，并且上升和下降时间相当快，则滞回将不需要。

　　比较器的所有没有用的引脚必须接地。

　　LM393偏置网络确立了其静态电流与电源电压范围2.0~30V无关。

　　通常电源不需要加旁路电容。

　　差分输入电压可以大于Vcc并不损坏器件。保护部分必须能阻止输入电压向负端超过-0.3V.

　　LM393的输出部分是集电极开路，发射极接地的NPN输出晶体管，可以用多集电极输出提供或ORing功能。输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的任何电源电压上，不受Vcc端电压值的限制。此输出能作为一个简单的对地SPS开路（当不用负载电阻没被运用），输出部分的陷电流被可能得到的驱动和器件的β值所限制。当达到极限电流（16mA）时，输出晶体管将退出而且输出电压将很快上升。输出饱和电压被输出晶体管大约60ohm的γSAT限制。当负载电流很小时，输出晶体管的低失调电压（约1.0mV）允许输出箝位在零电平。

　　四、应用电路

　　基于LM393的电机保护电路设计

　　

　　1、LM393用作电压比较器，当A点电压大于B点电压时，LED点亮，用以警告电机负载过大；

　　2、由于芯片输出端的内部电路为三极管的集电极，因此根据手册Vout需接入10K上拉电阻；

　　3、输出端接一个白色LED，以指示电平转换，由于芯片输出能力不强，不需接入限流电阻；

　　4、LM393正输入端电压来自“微机-11型电源”的+6V~26V在R1上的分压，R1和电机代替电阻根据具体情况配置；

　　5、LM393负输入端电压来自“微机-11型电源”的+5V在R4上的分压，R3和R4根据具体情况配置；

　　6、据手册说明，LM393只用单路运放时，闲置管脚需进行接地处理。

　　7、以下测试用来确定LM393用作比较器时能够正常工作的最大和最小基准电压（两路均做测试）：

　　第一路：（1，2，3脚）

　　当负端输入为0.164V（分压电阻为R3=10K，R4=330），芯片可以正常工作，正负端压差为12mV。

　　当负端输入为0.272V（分压电阻为R3=10K，R4=560），芯片可以正常工作，正负端压差为8mV。

　　当负端输入为2.0V（分压电阻为R3=10K，R4=6.8K），芯片可以正常工作，正负端压差为6mV。

　　第二路：（5，6，7脚）

　　当负端输入为0V（6脚接GND），芯片可以正常工作，正负端压差为2.1mV。

　　当负端输入为0.0506V（分压电阻为R3=10K，R4=100），芯片可以正常工作，正负端压差为2mV。

　　当负端输入为1.540（分压电阻为R3=10K，R4=4.3K），芯片可以正常工作，正负端压差为3mV。

　　当负端输入为3.580V（分压电阻为R3=4.3K，R4=10K），芯片可以正常工作，正负端压差为4mV。

　　当负端输入为3.936V（分压电阻为R3=4.3K，R4=14.3K），芯片可以正常工作，正负端压差为8mV。

　　当负端输入为4.133V（分压电阻为R3=4.3K，R4=18K），芯片可以正常工作，正负端压差为180mV。

　　当负端输入为4.214V（分压电阻为R3=4.3K，R4=20K），芯片不能正常工作，输出均为低电平。

　　结论：LM393用作比较器时，负端基准电压在0.05--4.1V范围内可正常工作。

　　功能验证

　　

　　1、依据图示电路在面包板上搭建2个独立的电路，必要时需在电源和电机间串入电流表，以检测电流变化；

　　2、2个电路分别使用了LM393的两个单元，以实现两个单元的同时测试；

　　3、运放实际供电为5.12V（微机-11型电源+5V输出）；

　　4、B点实际电压为5.12*1.2/（6.8+1.2）=0.768V;

　　5、当A点电压大于0.768V，Vout输出高电平，LED点亮，此时通过电机电流I=0.768/5.1=150mA；

　　（借住工具阻碍电机转铀转动，当万用表示数高于150mA时，LED点亮）

　　6、将面包板固定在纸盒上，以保护电路、方便测试；

　　7、R1电关键元件，采用1%、1W5、5.1欧金属膜电阻；LM393采用TI公司SO-8封装；