LM339N: схема включения, как работает? - коротко
Для работы LM339N подключают питание к выводам VCC и GND, входные сигналы подают на неинвертирующие входы через резисторы, а выходы используют открытый коллектор с подтягивающим резистором к VCC. Компонент сравнивает напряжение на входе с опорным и при превышении переключает выход, позволяя управлять нагрузкой или передавать логический сигнал.
LM339N: схема включения, как работает? - развернуто
LM339N — это четырёхканальный компаратор, выполненный в корпусе TO‑92 или DIP‑14. Он предназначен для сравнения напряжения на входных клеммах и формирования логического сигнала на открытом коллекторе. Питание микросхемы подаётся на вывод VCC (обычно от +5 В до +30 В), а общий вывод GND соединяется с землёй схемы. Каждый канал имеет инвертирующий (–) и неинвертирующий (+) входы, а также выход с открытым коллектором. Выходной транзистор открывается, когда напряжение на инвертирующем входе превышает напряжение на неинвертирующем, и в этом случае на выводе появляется низкое напряжение, ограниченное током нагрузки. При обратном соотношении входов транзистор закрыт, и вывод переходит в состояние высокого импеданса, позволяя подключать внешние pull‑up‑резисторы к нужному уровню напряжения.
Для типичного подключения необходимо:
- подать питание VCC к соответствующему выводу и землю к GND;
- подключить к каждому каналу pull‑up‑резистор (от 10 кΩ до 100 кΩ) от выхода к положительному напряжению, которое будет использоваться в логической части схемы;
- соединить инвертирующий вход с точкой измерения сигнала, который требуется сравнить;
- соединить неинвертирующий вход с опорным напряжением (может быть фиксированным делителем, потенциометром или другим источником);
- обеспечить защиту от перенапряжения на входах, используя ограничительные диоды или резисторы, если сигнал может выходить за пределы диапазона питания.
Работа компаратора основана на быстром переключении транзистора вывода. Когда напряжение на неинвертирующем входе становится выше, чем на инвертирующем, транзистор закрывается, и ток через pull‑up‑резистор поднимает выход до уровня питания. При обратном соотношении транзистор открывается, и выход притягивается к земле через коллекторный ток, формируя низкий уровень. Поскольку выход имеет открытый коллектор, его можно безопасно соединять с другими открытыми‑коллекторными устройствами, а также использовать для управления нагрузками, требующими более высоких токов, например светодиодными индикаторами, реле или транзисторными драйверами.
Особенности, которые следует учитывать при проектировании:
- максимальный ток, протекающий через каждый выход, ограничен примерно 16 мА; превышение этого значения может привести к перегреву микросхемы;
- входные сигналы не должны превышать диапазон питания, иначе возможны повреждения; при необходимости используют делители или защитные диоды;
- время отклика (propagation delay) составляет около 1,3 µs при типичном токе нагрузки 2 мА, что достаточно для большинства приложений в системах управления и измерения;
- компараторы LM339N способны работать при отрицательном напряжении на входах (до –0,3 В относительно GND), что упрощает подключение датчиков, генерирующих небольшие отрицательные отклонения.
В результате правильно спроектированная схема с LM339N обеспечивает надёжное сравнение напряжений, гибкую настройку пороговых уровней и возможность управления разнообразными нагрузками без сложных дополнительных компонентов. Такой подход широко применяется в системах контроля температуры, уровня жидкости, сигнализации и в любой задаче, где требуется простое и надёжное сравнение аналоговых сигналов.