LM393

LM393电压比较器详解

一、基本特性

LM393是一款高性能双电压比较器芯片，内部集成两个独立比较器单元，具有以下核心特性：

• 宽电源电压：单电源2V~36V，双电源±1V~±18V，适应复杂供电环境。
• 低功耗：电源电流仅0.8mA（典型值），适合电池供电设备。
• 高精度：输入失调电压≤3mV，偏置电流25nA，确保测量准确性。
• 输出兼容性强：支持TTL、CMOS、MOS等逻辑电平，开漏输出需接上拉电阻。

二、工作原理

1. 比较机制：
   • 当同相输入（IN+）电压 > 反相输入（IN-）电压时，输出高电平（接近VCC）；
   • 当IN+ < IN-时，输出低电平（接近GND）。
2. 差分放大结构：
   • 内部采用高增益差分放大器，放大输入差值后驱动输出级。
   • 典型增益公式：Av​=VIN+​−VIN−​VOUT​​，差值越大输出越稳定。
3. 抗振设计：
   • 需避免输入输出寄生电容耦合引发振荡，可通过以下方式优化：
     • 减小输入电阻（<10kΩ）或增加滞回电压（1~10mV）。
     • 未使用引脚必须接地，抑制干扰。

三、典型应用场景

1. 阈值检测：
   • 电池电压监控（如低于3V触发报警）。
   • 温度传感器接口（比较预设阈值）。
2. 信号转换：
   • 将模拟信号（如传感器输出）转换为数字逻辑电平。
3. 传感器接口：
   • 光敏传感器、震动传感器、红外避障模块等开关量输出。
4. 保护电路：
   • 过压/过流保护（比较器输出控制继电器或MOSFET）。
5. 振荡器/定时器：
   • 结合RC电路生成方波或脉冲信号。

四、使用注意事项

1. 输出配置上拉电阻：
   • 开漏输出需接1~10kΩ上拉电阻至VCC，平衡噪声与驱动能力。
2. 电源设计：
   • 无需旁路电容（除非在噪声敏感环境）。
3. 防振荡措施：
   • 避免长距离布线导致寄生电容，未用引脚接地。
4. 器件区分：
   • 不可与LM358（运算放大器）互换，二者工作模式不同。

五、技术参数速查

参数	典型值/范围
电源电压（单/双）	2V~36V / ±1V~±18V
输入失调电压	≤3mV
输入偏置电流	25nA
电源电流	0.8mA
输出饱和电压	0.1V（IOL=4mA时）
响应时间	<1μs
工作温度	-40℃~85℃

六、封装与替代型号

• 封装：DIP-8、SOP-8（贴片）。
• 替代型号：LM2903（低功耗）、LM311（高速）、TL082（精密运放组合）。

同相端电压大于反向端电压时，输出高电平；同相端电压小于反向端电压时，输出低电平；

因为lm393内部特性，所以需要在外接上拉电阻以此达到高电压情况。因此高电压的值是可以进行相应的控制