希望本是无所谓有，无所谓无的，这正如脚下的路，其实地上本没有路，走的人多了，也便成了路
原创不易，文章会持续更新
文章会同步到作者个人公众号上，感谢扫码关注

所有文章总目录：【嵌入式 无人机 电机控制】
原创视频总目录：【嵌入式 无人机 电机控制】

 

1.概述

比较器是逻辑电路或模拟电路设计的一个重要的元器件，它是一个集成电路，内部由很多的P型三极管和N型三极管组成。可以实现逻辑运算以及电平比较，运算完之后或比较完之后会输出一个结果。

2.比较器电气符号

 

3.引脚说明

（1）2：输出端。

（2）4和5：输入端。

（3）3：VCC，接电源正。

（4）12：VSS，接电源地或负电压。
 

4.比较器供电电压（有两种）

（1）单电源供电，Vss接地，Vcc接正电压，譬如Vcc接+5V。

（2）双电源供电，Vss也可以接-5V或-12V，Vcc接正电压，譬如+5V。

如果输出端只要输出0或1，则使用单电源供电。如果输出端需要输出正电压，也需要输出负电压，可以使用双电源供电。

使用正负电源供电成本很高，只有在确实需要时才会使用，否则一般都是使用单电源供电。
 

5.常用的比较器的工作温度范围

LM339系列的比较器比较常用。可以根据产品的所处的环境温度来选择合适的比较器。

LM139和LM139A：-55度~125度。

LM239和LM239A：-25度~125度。

LM339和LM339A：0度~70度。

LM2901：-40度~125度。

工作温度范围越大，价格越贵，看项目需要，选择合适的。
 

6.比较器封装

如果工厂使用回流焊机器焊电路板，可以使用贴片类型封装。如果工厂是波峰焊，可以使用DIP封装，先用手把元器件插到电路板上，然后再用波峰焊上锡。

从上图可知，LM339内部集成了四个比较器。

（1）看芯片缺口，左下角为引脚1，引脚7对面的是引脚8；如果两端都有缺口，在引脚1位置还会有一个点。

（2）引脚的单位

括号里面的表示公制，外面的表示英制（英寸），一般使用公制单位画PCB。
 

7.比较器的功能

（1）当输入端电压V1 > V2时，比较器输出端输出高电平。

（2）V1 < V2时，比较器输出低电平。

（3）如果V1 = V2，输出端的电压不确定/不稳定，所以一般情况下，在设计时不要让V1 = V2。
 

8.LM239型比较器功能和使用说明

（1）从数据手册中可以看出，LM339的V1和V2最大可以输入正负36V电压。

单电源供电时，输出低，这里的低指0v；输出高，这里的高和上拉电阻上端的电压相同，譬如接一个正5V的上拉电阻，那么输出高，这里的高就是指输出电压为5V。

如果接一个正12V的电阻，那么输出高，这里的高就是指输出电压为12V，即输出电平到底是多高，要看外面供给它多高，这种输出方式称为OC输出（Output C极），OC输出都要接一个上拉电阻。

OC输出（比较器内部原理图）：

注意：
a.上拉电阻上端接的电压一般不要高于36V，正5V和正12V用得比较多。

b.V1和V2的压差最小为9mV，压差过小，比较器分辨不出来。

（2）比较器内部可以认为只有一个三极管（如下图，方便理解）：

当V1>V2时，三极管截止，此时三极管C极电压为上拉电阻上端的电压（即输出高电平）。

当V1<V2时，该三极管导通，此时C与E极导通，上拉电阻上面的电压通过上拉电阻---->三极管----->地，所以一定需要一个电阻（上拉电阻），否则流过三极管C和E之间的电流会过大而烧毁三极管。要限制该电流在1mA~2mA之间，即上拉电阻为5.1K，比较合适。

（3）比较器的V1和V2输出端阻抗特别高，一般为兆欧级别，相当于断路；即使有输入电势，但几乎没有输入电流。所以V1和V2输入端的电阻可以选择几K都可以。

注：uA级别的电流都可以认为是漏电流。

 

9.offset电压

（1）画红框的三极管导通时，OUT输出0V。通常情况下，认为此时OUT和GND相连，即输出0V（GND电压）。

但实际上，三极管C极和E极之间是有压降的，但因为很小，故一般忽略不计的。可以认为OUT就是0V，但实际不是0V，实际值和0V之间的差值称为offset电压。

（2）V1和V2两者的压差不能小于offset电压，否则比较器将无法进行比较，从下图可知，V1和V2最小的压差，也就是offset电压是9mV，如果压差小于9mV，比较器将不能判断两个输入脚的电平谁高谁低。

 

10.比较器的放大区

当V1 > V2时，输出+5V，若此时V1 < V2（发生电平翻转），比较器输出0V，但是从+5V到0V不是瞬间的，而是需要一段时间的；同理，输出端从0V到+5V也需要一段时间。这段时间（t1和t2）三极管是工作在放大区，称为比较器的放大区。

衡量一个比较器速度快慢，就是看这个放大区的长度。该区域越窄，表示三极管响应速度越快，速度越快，频率就可以做得越高。

注意：
一般让比较器工作在饱和区或是截止区，工作在放大区的时间尽可能短。
 

11.比较电压/参考电压

（1）虽然中间的电压是6V，但是流过它的电流很小，不能用它来驱动一个需要大电流的负载，譬如继电器、LED灯。

（2）假设用驱动一个led灯：如果将分压电阻变小，变为2K，则流过led灯的电流为3mA,可以驱动该led灯，当是二极管/三极管都有钳位电压的功能，当led等被点亮时，两端的电压大致为3V，即被钳位在3V，那么中间的电压就不是6V了。所以这里的6V只是起电压输入作用，不能用来驱动负载。

（3）为什么可以接比较器（比较器里面有很多的三极管，也有钳位功能）？

因为比较器内部有一个60mA的恒流源，电流很小，等效为电阻很大，即比较器的输入阻抗很大，当比较器输入端和6V相连时，阻抗太大，类似于断路，所以对6V比较电压/参考电压没有太大的影响。

注意：
分压电阻取多少都可以，为了降低功耗，可以取大一点，100K.