LM339 是一種經(jīng)典的四路差動(dòng)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(hào)處理和邏輯電平判斷等場(chǎng)合。本文將詳細(xì)介紹 LM339 的基礎(chǔ)知識(shí)，包括其基本參數(shù)、工作原理、特點(diǎn)及其在實(shí)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(dòng)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(chǎng)合。LM339 內(nèi)部包含四個(gè)獨(dú)立的差動(dòng)比較器，每個(gè)比較器有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，可獨(dú)立工作。

LM339 的輸入電壓可以低至地電位（0V），其輸出采用開(kāi)集電極結(jié)構(gòu)，能夠直接驅(qū)動(dòng) LED 或其他負(fù)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(kāi)關(guān)、電壓檢測(cè)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(kāi)漏輸出）

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

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(diǎn)，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(yùn)算放大器的比較特性。其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)類(lèi)似于運(yùn)算放大器，但輸出采用了開(kāi)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(lái)提供高電平電壓。

在每個(gè)比較器中，當(dāng)正輸入端電壓高于負(fù)輸入端電壓時(shí)，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(fù)輸入端電壓時(shí)，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(kāi)集電極的輸出方式允許多個(gè) LM339 的輸出端口連接在一起，通過(guò)上拉電阻實(shí)現(xiàn)“與”邏輯運(yùn)算，這在一些邏輯控制電路中十分有用。

四、LM339 的主要特點(diǎn)

1. 低功耗：LM339 的功耗極低，適用于對(duì)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(kāi)集電極結(jié)構(gòu)：輸出的開(kāi)集電極結(jié)構(gòu)允許多個(gè)輸出端并聯(lián)，可以直接驅(qū)動(dòng)負(fù)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(hào)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(cè)電壓的高低。當(dāng)輸入信號(hào)電壓達(dá)到預(yù)設(shè)閾值時(shí)，LM339 的輸出狀態(tài)會(huì)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(guò)壓保護(hù)等。

2. 窗口比較器

窗口比較器是一種常見(jiàn)的電壓監(jiān)控電路，用于判斷輸入信號(hào)是否在預(yù)設(shè)的電壓范圍內(nèi)。LM339 的四個(gè)比較器可以組合成一個(gè)窗口比較器，通過(guò)對(duì)輸入信號(hào)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(hào)報(bào)警。

3. 零交叉檢測(cè)

在交流信號(hào)處理電路中，零交叉檢測(cè)用于檢測(cè)交流信號(hào)從正半周切換至負(fù)半周的時(shí)刻，常用于相位檢測(cè)和同步電路。通過(guò) LM339 的差動(dòng)比較功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信號(hào)零交叉的精確檢測(cè)。

4. PWM 信號(hào)生成

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

5. 傳感器信號(hào)調(diào)理

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

六、LM339 的典型應(yīng)用電路

1. 基本電壓比較電路

一個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用電路是將 LM339 用于電壓比較。如在電池電壓檢測(cè)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(fù)輸入端。若電池電壓低于基準(zhǔn)電壓，LM339 輸出低電平信號(hào)，觸發(fā)報(bào)警或其他保護(hù)措施。

2. 過(guò)壓與欠壓保護(hù)電路

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

3. 方波振蕩器

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

七、LM339 使用注意事項(xiàng)

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(jì)電路時(shí)應(yīng)確保輸入信號(hào)不超過(guò)此范圍，以避免誤動(dòng)作。

2. 上拉電阻的選擇：由于 LM339 的輸出是開(kāi)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(fù)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(hù)：若輸入電壓可能超過(guò)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(hù) LM339 不受過(guò)壓損壞。

八、LM339 的封裝與選型

LM339 常見(jiàn)的封裝類(lèi)型有 DIP-14 和 SOIC-14，適合不同的 PCB 設(shè)計(jì)需求。在選型時(shí)，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(jí)或商用級(jí)產(chǎn)品。此外，市場(chǎng)上有多個(gè)品牌的兼容產(chǎn)品，如 ON Semiconductor、STMicroelectronics 等，性能接近。

九、LM339 在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)

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

2. 廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景：從簡(jiǎn)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(jì)和調(diào)試：其穩(wěn)定性和寬容性使得電路設(shè)計(jì)過(guò)程更加簡(jiǎn)單，適合入門(mén)和工業(yè)級(jí)項(xiàng)目。

十、總結(jié)

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