LM393電壓比較器工作原理和LM393作用是什么？

本文主要介紹LM393電壓比較器工作原理和LM393作用是什么？LM393是一款非常經(jīng)典的雙路電壓比較器，和你之前問過的NE5532這類運(yùn)算放大器雖然外形長得像，但骨子里的設(shè)計(jì)思路完全不同。運(yùn)算放大器擅長做線性放大，而LM393的專長是快速判斷“誰大誰小”。

LM393電壓比較器工作原理和LM393作用是什么？

我用一個(gè)比方幫你建立直觀印象：你可以把LM393想象成一個(gè)電子裁判。它有兩個(gè)輸入端，盯著兩個(gè)電壓看，然后給出一個(gè)干脆利落的判決結(jié)果——要么是高電平，要么是低電平，沒有中間狀態(tài)。

LM393的工作原理：核心是“比較”

LM393內(nèi)部有兩個(gè)獨(dú)立的比較器，每個(gè)比較器的工作邏輯非常簡單：

當(dāng)同相輸入端（+）的電壓 > 反相輸入端（-）的電壓：比較器內(nèi)部的三極管會(huì)“放手”（截止），輸出端呈現(xiàn)高阻狀態(tài)。

當(dāng)同相輸入端（+）的電壓 < 反相輸入端（-）的電壓：比較器內(nèi)部的三極管會(huì)“拉緊”（飽和導(dǎo)通），將輸出端直接拉到地（低電平）。

聽起來很簡單對吧？但有個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)必須注意：LM393的輸出是“開漏輸出”。

這個(gè)概念我們之前聊LM2903時(shí)提到過。所謂開漏輸出，就是芯片內(nèi)部只負(fù)責(zé)把輸出腳拉到地，但不會(huì)主動(dòng)把它拉高。所以你必須在輸出腳和電源正極之間接一個(gè)上拉電阻（比如1kΩ到10kΩ），否則輸出端永遠(yuǎn)測不到高電平，只能得到不確定的浮空狀態(tài)。

這個(gè)設(shè)計(jì)和普通運(yùn)放很不一樣。運(yùn)放輸出級是推挽結(jié)構(gòu)，能自己輸出高低電平；而LM393必須靠外接電阻才能輸出高電平。好處是多個(gè)開漏輸出可以直接連在一起，實(shí)現(xiàn)“線與”邏輯——只要任何一個(gè)輸出低電平，總線就被拉低。

LM393的響應(yīng)速度也很快，典型傳播延遲只有1.3微秒左右，適合處理頻率不太高的信號(hào)變化。

LM393的主要作用：它都能干什么？

正因?yàn)長M393能快速判斷兩個(gè)電壓的大小關(guān)系，它在電路里能扮演很多角色：

第一個(gè)作用：過壓和欠壓保護(hù)

這是它最經(jīng)典的用法。比如用電阻分壓監(jiān)測電池電壓，設(shè)置一個(gè)參考電壓作為“警戒線”。當(dāng)電池電壓正常時(shí)，比較器輸出一種狀態(tài)；一旦電壓過高或過低，比較器立刻翻轉(zhuǎn)，觸發(fā)報(bào)警或切斷電路。很多鋰電池保護(hù)板、電源管理電路里都有它的身影。

第二個(gè)作用：過零檢測

把參考電壓設(shè)為0V，輸入信號(hào)接交流電（比如正弦波）。當(dāng)信號(hào)從正變負(fù)或從負(fù)變正經(jīng)過零點(diǎn)的瞬間，比較器的輸出就會(huì)翻轉(zhuǎn)。這個(gè)功能常用于測頻率、做相位同步，或者在可控硅調(diào)光電路里檢測交流電的過零點(diǎn)。

第三個(gè)作用：波形整形

如果你給比較器輸入一個(gè)正弦波，輸出得到的是一個(gè)方波。這個(gè)過程相當(dāng)于把模擬信號(hào)“數(shù)字化”了。在信號(hào)處理中經(jīng)常用這個(gè)特性把正弦波、三角波變成干凈的數(shù)字方波，供后面的單片機(jī)或邏輯電路使用。

第四個(gè)作用：窗口比較器

LM393內(nèi)部有兩個(gè)比較器，剛好可以搭成一個(gè)窗口比較器。用兩個(gè)比較器設(shè)置一個(gè)電壓“窗口”——比如上限3.5V、下限2.5V。輸入信號(hào)在這個(gè)范圍內(nèi)時(shí)輸出一種狀態(tài)，超出范圍時(shí)輸出另一種狀態(tài)。這種電路用來檢測電壓是否在正常范圍內(nèi)非常實(shí)用，比如監(jiān)控傳感器信號(hào)是否正常。

第五個(gè)作用：振蕩器和方波發(fā)生器

配合電阻電容，LM393可以搭成方波振蕩器。原理是用輸出通過RC電路反饋到輸入端，讓比較器自己“打自己”，產(chǎn)生周期性的高低電平變化。這個(gè)電路簡單實(shí)用，可以用來生成時(shí)鐘信號(hào)或者驅(qū)動(dòng)LED閃爍。

小結(jié)：以上就是LM393電壓比較器工作原理和LM393作用是什么？希望對各位電子元器件愛好者有幫助，了解更多電子元器件知識(shí)內(nèi)容。