LM393比较器工作原理+4种应用电路

　　一、LM393 是什么芯片？

　　LM393 是一种广泛使用的电压比较器 IC，提供 8 引脚 Dip、SO-8 和其他封装。LM393包含两个独立的高精度比较器运算放大器，可由单电源或双电源供电。

　　电源电压范围宽，可以用于多种应用。该芯片需要低工作电流，非常适合便携式和电池供电设备，输出驱动逻辑系统可以用在数字电路中。LM393的最大输出电流为20mA，足以驱动晶体管和逻辑系统。

　　二、LM393 各引脚功能

　　

　　LM393引脚图

　　

　　LM393各引脚功能

　　引脚1：输出1，运算放大器 1 的输出引脚

　　引脚2：反相输入1，运算放大器 1 的反相输入引脚

　　引脚3：正相输入1，运算放大器 1 的同相输入引脚

　　引脚4：GND，接地这是 IC 的接地引脚，需要连接到电源电压的负 （-） 端子

　　引脚5：反相输入2，运算放大器 2 的同相输入引脚

　　引脚6：正相输入 2，运算放大器 2 的反相输入引脚

　　引脚7：输出2，这是运算放大器 2 的输出引脚

　　引脚8：虚拟控制中心这是 IC 的正极引脚，需要连接到电源电压的正极 （+） 端子

　　三、LM393 比较器工作原理

　　LM393 的应用与LM311 比较器 IC非常相似，只是规格有点不同。LM311 经常被用来替换LM393。与所有电压比较器一样，LM393 也有一个反相引脚和一个同相引脚。如果非反相端（引脚 2）的电压高于反相端（引脚 2），则输出（引脚 7）也将为高，否则输出将为低。

　　现在假设LM393由 +5V 电源电压电路供电。在这种类型中，VCC+（引脚 8）连接到 +5V 电源电压，VCC（引脚 4）接地以将其保持在 0V 电位。示例电路如下所示，其中反相端设置为 2.5V，非反相端电压使用电位计进行变化。

　　

　　动图来源于components101

　　当引脚 2 的电压高于引脚 7 时，输出电压保持高电平，反之亦然。

　　如果你想手动调整直流偏移电压，运算放大器上的引脚 5 和 6 用于设置平衡电压。通常不使用这些引脚，因为输入偏移本身得到了更好的控制。不使用时，引脚 5 和 6 应如上所示短接。你还可以看到晶体管的集电极引脚（引脚 7）用于输出，发射极引脚（引脚 1）接地，这种设计称为“集电极输出电路”。

　　四、LM393 比较器参数

　　单电源电压 – 2V 至 36V，

　　差分 i/p 电压 – 36V，

　　封装 – DIP 和 SOIC 8 引脚，

　　漏极电流 - 0.4mA，

　　存储温度 – -65°C/W 至 150°C/W，

　　铅温 – 260°C，

　　功耗 – 660mW，

　　分离电源 – ±1V 至 ±18V，以及 输入失调电压。

　　输入偏置电流低，为 25nA

　　输入失调电流低，为 5nA

　　差分输入和电源电压的范围是等效的

　　输出电压非常适合 ECL、MOS、DTL、TTL 和 CMOS 逻辑电平

　　输入端的静电放电螺栓可在不影响其性能的情况下提高设备的粗糙度

　　五、LM393 电压比较器电路图

　　1、元器件清单

　　LM393集成电路

　　光敏电阻/光敏传感器

　　33KΩ电阻

　　330Ω电阻

　　电位器 （范围从 1KΩ – 20KΩ）

　　负载

　　3节“AA”电池或直流电源

　　2、基于LM393 IC的比较器小夜灯电路

　　该电路采用光敏电阻控制分压电路。当该电路吸收强光时，输出设备将被关闭。当电路吸收黑暗时，输出设备将被关闭。该电路基于电压比较器原理工作。如果 IC 电压的反相端高于同相端，则输出设备激活。同样，如果 IC 的反相端电压低于同相端，则输出设备停用。此处，该电路使用 LED 作为输出设备。

　　该IC有两个电源输入，即Vcc和GND，其中Vcc是正电压电源，最高可达36V，GND是电压源的地线。电源通道可以用这两个端子完成，并为该操作提供电源。

　　

　　基于LM393 IC的比较器小夜灯电路

　　3、工作原理

　　IC 通电后，比较电压值。如果反相端电压高于同相端电压，则运算放大器输出将接地，电流将从正电源流向 GND。同样，如果反相端的电压低于同相端，则运算放大器输出将保持在正电源电压 （Vcc），并且没有电流流动，因为负载两端没有电势差。

　　因此，当反相端的电压很高时，负载将被打开。当反相端电压低时，负载将被关闭。这里LED用作负载。使用LM393的小夜灯电路如上图所示。该电路以LED作为负载，光敏电阻用于检测光线。光敏电阻的阻值主要取决于照射到其表面的光线。当光敏电阻检测到黑暗时，光敏电阻的阻值会变高，而当光敏电阻检测到亮光时，其阻值会降低。

　　因此，如果我们使用光敏电阻和固定电阻连接分压器电路，如果它检测到黑暗，则光敏电阻将利用更多电压，因为它在黑暗中的电阻较小。类似地，如果它检测到明亮的光线，则光敏电阻将使用较少的电压。

　　如果运放同相端的输入是一个比较稳定的参考电压，光敏电阻的电压在黑暗中高于参考电压，在光照下低于参考电压，这里设计了一个比较器当有夜晚然后有光时，电路的作用不同。因此，LED 会在黑暗中点亮，在强光下熄灭。

　　六、LM393 IC 等效 IC

　　LM358、TL082、LM311、LM193、LM293、LM2903

　　七、LM393 应用电路实例

　　1、LM393 IC的暗传感器开关电路

　　这里使用LM393 IC作为比较器，该电路使用 LDR 作为明暗传感器。LDR 是一种光敏电阻器，当其表面的光量发生变化时，其电阻会发生变化。

　　此处使用的 20K 可变电阻用于校准电路以根据所需的光量打开负载。在电路的输出端，SPDT 继电器通过 2N3904 BJT 晶体管导出。你可以将任何负载/设备与电路中标有“负载”的点串联。该电路的工作电压为 5V，但你可以在 2V 至 36V DC 的任何电压下工作。

　　继电器开关应根据工作电压使用，例如，如果使用 5V 操作电路，则使用 5V 至 6V 继电器，如果想以更高电压操作它，则根据该电压使用继电器开关。继电器开关可用于不同电压，如 3V、5V、6V、9V、12V 等。

　　

　　LM393 IC的暗传感器开关电路

　　2、声音传感器开关电路

　　元器件清单

　　制作声音传感器开关电路需要以下元件：

　　

　　元器件清单

　　LM393 声音传感器开关电路

　　

　　LM393 声音传感器开关电路

　　工作原理

　　该电路的核心是 LM393N 比较器 IC，在这个电路中，我们只使用了两个比较器中的一个。

　　首先，音频输入取自驻极体麦克风。 120nF 的电容阻止音频的直流分量，只允许交流流向晶体管 （2N4401）。现在，该信号充当 2N4401 晶体管基极的控制信号，其电压电平由分压器对控制。

　　2N4401三极管对驻极体麦克风接收到的声音信号进行放大，然后将放大信号馈送到 LM393N 电压比较器 IC，并在 IC 的输出引脚 8 接收进一步放大的信号。

　　IC 的输出端使用一个 2N4403 PNP 晶体管来驱动 SPDT 继电器开关。电路的灵敏度可以通过100KΩ和20KΩ的可变电阻进行调节。该电路的工作电压为 9V 至 12V DC，但它也可以在低电压 （3V-6V） 下工作，SPDT继电器应符合工作电压。

　　3、峰值检测器电路

　　这是一个非常简单且便宜的峰值检测器电路的电路图。该电路采用 5V DC 工作，可以检测高达 150 KHz 的信号。双比较器 IC LM393 是该电路的核心。第一比较器IC1a用于检测输入信号的峰值。第二个比较器 IC1b 作为缓冲器连接以增加电流增益。

　　

　　电路原理图

　　该电路可以组装在 Vero 板上。

　　IC 必须安装在支架上。

　　使用 5V DC 为电路供电。

　　输入交流电压不应超过 10V 峰峰值。

　　输入灵敏度为 10mV 峰峰值。

　　八、LM393 的用途

　　电压比较器电路

　　它可用于驱动继电器、灯、电机等

　　过零检测器

　　电池供电应用

　　高压保护/警告

　　振荡电路

　　峰值电压检测器

　　电池供电应用

　　延时发生器