Перейти к содержанию

LM393 и LM339 — компараторы с открытым коллектором

LM393 — два, а LM339 — четыре компаратора с выходом «открытый коллектор» и питанием от одного источника до 36 В. Их входы работают от нуля, а выход подтягивают к напряжению логики, поэтому они легко стыкуются с микроконтроллером. Разбираем по даташитам onsemi распиновку, параметры и расчёт подтяжки.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

LM393 и LM339 — компараторы общего применения с одинаковой схемой каналов: LM393 содержит два, LM339 — четыре. Входные транзисторы — PNP, поэтому синфазный диапазон доходит до общего провода, а входной ток вытекает из входов. Выход каждого канала — открытый коллектор NPN-транзистора.

Коротко

  • Питание — LM393: 2–36 В или ±1…±18 В; LM339: 3–36 В или ±1,5…±18 В.
  • Вход — от 0 до VCC − 1,5 В; дифференциальное напряжение — до напряжения питания.
  • Смещение нуля — LM393: 1 мВ типично, до 5 мВ; LM339: 2 мВ типично, до 5 мВ при 25 °C.
  • Выход — открытый коллектор: не меньше 6 мА (16 мА типично) втекающего тока, 0,15–0,4 В в нуле при 4 мА, подтяжка до 36 В.
  • Время отклика — 1,3 мкс при ступеньке 100 мВ и превышении 5 мВ; 300 нс при перепаде логических уровней.
  • Ток потребления — LM393: 0,4 мА типично, до 1,0 мА; LM339: 0,8 мА типично, до 2,0 мА на корпус.

Распиновка

LM393, вид сверху: 1 выход A, 2 инвертирующий вход A, 3 неинвертирующий вход A, 4 общий, 5 неинвертирующий вход B, 6 инвертирующий вход B, 7 выход B, 8 VCCLM3931OUT A2IN− A3IN+ A4GND5IN+ B6IN− B7OUT B8VCCвид сверху
LM393 в корпусе DIP-8 или SO-8, вид сверху
LM339, вид сверху: 1 выход 2, 2 выход 1, 3 VCC, 4 и 5 входы 1, 6 и 7 входы 2, 8 и 9 входы 3, 10 и 11 входы 4, 12 общий, 13 выход 4, 14 выход 3LM3391OUT 22OUT 13VCC4IN− 15IN+ 16IN− 27IN+ 28IN− 39IN+ 310IN− 411IN+ 412GND13OUT 414OUT 3вид сверху
LM339 в корпусе DIP-14, SO-14 или TSSOP-14, вид сверху

Цоколёвка LM393 совпадает с LM358, а у LM339 она своя: выходы на выводах 1, 2, 13 и 14, питание — на выводе 3, общий — на выводе 12. Заменить LM324 на LM339 без переделки платы нельзя.

Параметры

При VCC = 5 В и 25 °C (через дробь — типичное и максимальное или минимальное значение):

ПараметрLM393LM339Условия
Смещение нуля VIO±1 / ±5 мВ; ±9 мВ в диапазоне температур±2 / ±5 мВ
Входной ток IIB20 / 250 нА25 / 250 нАвытекает из входа
Разность входных токов IIO±5 / ±50 нА±5 / ±50 нА
Синфазный диапазон0…VCC − 1,5 В; до VCC − 2,0 В в диапазоне температур0…VCC − 1,5 В
Усиление200 В/мВ, не меньше 50200 В/мВ, не меньше 50VCC = 15 В, нагрузка от 15 кОм
Время отклика1,3 мкс1,3 мксступенька 100 мВ, превышение 5 мВ, нагрузка 5,1 кОм к 5 В
Время отклика на большой сигнал300 нс300 нсперепад логического уровня, порог 1,4 В
Втекающий ток выхода16 мА, не меньше 616 мА, не меньше 6выход не выше 1,5 В
Напряжение выхода в нуле150 / 400 мВ; до 700 мВ в диапазоне температур130 / 400 мВток 4 мА
Утечка закрытого выхода0,1 нА; до 1 мкА при 30 В в диапазоне температур0,1 нА
Ток потребления корпуса0,4 / 1,0 мА; до 2,5 мА при 30 В0,8 / 2,0 мА; 1,0 / 2,5 мА при 30 Вбез нагрузки

Предельные режимы LM393: питание 36 В (±18 В), дифференциальное входное напряжение — до 36 В, синфазное — от −0,3 до +36 В, напряжение на выходе — до 36 В, ток выхода — до 20 мА. Замыкание выхода на общий провод допустимо длительно, а на VCC — может перегреть и разрушить микросхему. Рассеиваемая мощность — 570 мВт при 25 °C со снижением на 5,7 мВт/°C.

Подтяжка выхода

Открытый коллектор позволяет подключить выход к логике с любым напряжением до 36 В: компаратор питается от 12 В, а подтяжка идёт к 3,3 В микроконтроллера. Сопротивление ограничено с двух сторон:

  • снизу — током в нуле. Гарантированно 0,4 В на выходе при токе до 4 мА: для подтяжки к 5 В R ≥ (5 − 0,4) / 0,004 ≈ 1,2 кОм, к 3,3 В — около 0,73 кОм;
  • сверху — скоростью и помехоустойчивостью. Фронт вверх создаёт только резистор, заряжая ёмкость линии и входа; время отклика в даташите измерено при 5,1 кОм. Утечка закрытого выхода мала — до 1 мкА, — так что она ограничивает сопротивление лишь при мегаомных подтяжках.

Выходы нескольких каналов с открытым коллектором можно соединить на одну подтяжку — получится «монтажное ИЛИ» по нулю: линия в нуле, если сработал любой компаратор. Подробнее — на странице «Открытый сток» и в статье о подтягивающем резисторе.

Исполнения

ДвухканальныеЧетырёхканальныеДиапазон температур
LM393, LM393ELM339, LM339E0…+70 °C
LM293LM239−25…+85 °C
LM2903, LM2903ELM2901, LM2901E−40…+105 °C
LM2903V, NCV2903LM2901V, NCV2901−40…+125 °C
—MC3302−40…+85 °C

У исполнений на расширенный диапазон смещение нуля больше: у LM2903 — до 7 мВ, у MC3302 — до 20 мВ. NCV — исполнения для автомобильной электроники с квалификацией AEC-Q100.

Типичные ошибки

  • Нет подтяжки. Без резистора выход никогда не покажет единицу — только ноль или «висит».
  • Вход выше синфазного диапазона. Если оба входа выше VCC − 1,5 В, результат сравнения не гарантирован. При питании 5 В входы держат ниже 3,5 В.
  • Дребезг на медленном сигнале. Без гистерезиса компаратор на медленно меняющемся или шумящем входе переключается многократно. Расчёт резисторов положительной обратной связи — в статье «Компаратор напряжения».

Другие компараторы — в разделе «Компараторы напряжения».

Частые вопросы

Какой подтягивающий резистор нужен на выход LM393?

Такой, чтобы ток в нуле не превышал гарантированного: выход держит не больше 0,4 В при токе до 4 мА. Для подтяжки к 5 В это не меньше (5 − 0,4) / 0,004 ≈ 1,2 кОм. Время отклика в даташите измерено с нагрузкой 5,1 кОм — это около 1 мА. Чем больше сопротивление, тем медленнее нарастает фронт.

Можно ли подтянуть выход LM393 к 3,3 В при питании 12 В?

Да. Выход — открытый коллектор, и подтяжку подключают к любому напряжению до 36 В независимо от питания компаратора. Так выход LM393, питающегося от 12 В, согласуют со входом микроконтроллера на 3,3 В.

До какого напряжения можно подавать сигнал на входы LM393?

Синфазный диапазон — от 0 до VCC − 1,5 В при 25 °C и до VCC − 2,0 В во всём диапазоне температур. Если один вход в этих пределах, другой может быть выше питания — выход останется правильным. Ниже общего провода больше чем на 0,3 В входы опускать нельзя.

Чем LM2903 отличается от LM393?

Температурным диапазоном: LM393 — 0…70 °C, LM293 — −25…85 °C, LM2903 — −40…105 °C, LM2903V и NCV2903 — −40…125 °C. Смещение нуля у LM2903 нормировано до 7 мВ против 5 мВ у LM393. Так же соотносятся LM339, LM239 и LM2901.

Источники

  1. onsemi. LM393, LM393E, LM293, LM2903, LM2903E, LM2903V, NCV2903: Low Offset Voltage Dual Comparators (LM393/D, Rev. 34, September 2025) — с. 1 — выводы и особенности; с. 2 — предельные режимы; с. 3 — электрические характеристики и примечания 3–8
  2. onsemi. LM339, LM339E, LM239, LM2901, LM2901E, LM2901V, NCV2901, MC3302: Single Supply Quad Comparators (LM339/D, Rev. 29, September 2025) — с. 1 — выводы DIP-14, SOIC-14 и TSSOP-14; с. 3 — электрические характеристики

Нашли ошибку?

Смотрите также