Перейти к содержанию

Компараторы напряжения

Справочные карточки популярных компараторов с параметрами из даташитов производителей и подсказки по выбору: открытый коллектор или двухтактный выход, от чего зависит время отклика и почему синфазный диапазон важнее, чем кажется.

Компаратор сравнивает два напряжения и выдаёт на выходе логический сигнал: какое из них больше. Им определяют порог — разряд батареи, срабатывание датчика, переход сигнала через ноль. Принцип работы, расчёт гистерезиса и встроенные компараторы микроконтроллеров разобраны в статье «Компаратор напряжения», а здесь — карточки конкретных микросхем.

Карточки

МодельКаналовПитаниеВыходОткликОсобенность
LM393, LM3392 и 42–36 В (LM393), 3–36 В (LM339)открытый коллектор, до 6 мА гарантированно1,3 мкс при превышении 5 мВвход до нуля, ток потребления около 0,4 и 0,8 мА
LM31113,5–30 В, от 5 В до ±15 Ввыведены коллектор и эмиттер, до 50 мА165 нс при превышении 5 мВнагрузка на землю, плюс или минус, строб, склонен к генерации

Что смотреть в даташите компаратора

На примере даташита LM393 onsemi:

Строка даташитаОбозначениеЧто означает
Input offset voltageVIOпогрешность порога: компаратор переключится не ровно при равенстве входов
Input bias currentIIBток входов; на сопротивлении делителя порога смещает порог
Input common mode voltage rangeVICRв каких пределах должны быть входы, чтобы сравнение было правильным
Response timetTLHзадержка переключения при заданном превышении порога
Output sink currentISinkкакой ток выход гарантированно тянет к общему проводу
Output saturation voltageVOLнапряжение на выходе в нуле при заданном токе
Output leakage currentIOLток закрытого выхода — от него зависит, насколько большой может быть подтяжка
Supply currentICCток потребления всего корпуса

Отдельно смотрят тип выхода. Открытый коллектор или сток позволяет подключить выход к логике с другим напряжением и объединять выходы нескольких компараторов на одну линию, но требует подтяжки. Двухтактный выход сам выдаёт оба логических уровня, но только на уровнях своего питания.

Частые вопросы

Чем компаратор отличается от операционного усилителя?

Компаратор сделан для работы без обратной связи: выход быстро переключается между двумя состояниями и согласован с логикой, часто через открытый коллектор. ОУ рассчитан на работу с отрицательной обратной связью; в роли компаратора он насыщается и может медленно из насыщения выходить. Подробно — в статье «Компаратор напряжения».

Зачем компаратору подтягивающий резистор?

У LM393 и LM339 выход — открытый коллектор: транзистор только тянет вывод к общему проводу. Единицу создаёт резистор к плюсу, причём это может быть питание логики — 3,3 или 5 В — независимо от питания компаратора. Чем меньше сопротивление, тем быстрее фронт и тем больше ток в нуле.

Что такое время отклика компаратора?

Задержка от момента, когда вход пересёк порог, до переключения выхода. Она сильно зависит от того, насколько вход перешёл порог: у LM393 при превышении на 5 мВ — 1,3 мкс, а при перепаде логического уровня — около 300 нс. Поэтому в даташите время отклика всегда приводят вместе с условием превышения.

Смотрите также