ZHCAAN6E December 2023 – June 2024 LM2901 , LM2901B , LM2901B-Q1 , LM2903 , LM2903-Q1 , LM2903B , LM2903B-Q1 , LM339 , LM339-N , LM393 , LM393-N , LM393B , LM397 , TL331 , TL331-Q1 , TL331B
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 5-3 显示了从电源电压降至输入端子的必要电压降。
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),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。
图 5-4 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,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格运行。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 之间的范围可能会随温度变化。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 限值可能会导致该设计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!