LM339N是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司（現(xiàn)已被英特爾收購(gòu)）生產(chǎn)的一款四路差分比較器（Quad Comparator）。這款集成電路（IC）在電路設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用，尤其是在需要高精度比較信號(hào)的場(chǎng)合，例如模數(shù)轉(zhuǎn)換、信號(hào)處理、電壓監(jiān)控和過載保護(hù)等領(lǐng)域。LM339N通過其四個(gè)獨(dú)立的比較器通道，可以有效地進(jìn)行電壓比較，在許多電子系統(tǒng)中起到至關(guān)重要的作用。

一、LM339N的基本概述

LM339N是一款具有四個(gè)獨(dú)立比較器的集成電路，每個(gè)比較器均具有獨(dú)立的輸入端，可以分別接入不同的電壓信號(hào)進(jìn)行比較。這些比較器的輸出端提供一個(gè)數(shù)字信號(hào)，表明輸入電壓的大小關(guān)系。該IC的工作原理是通過輸入電壓與參考電壓進(jìn)行比較，根據(jù)其大小關(guān)系，輸出高或低電平（通常為開路集電極輸出），常見的應(yīng)用包括信號(hào)轉(zhuǎn)換、報(bào)警電路和保護(hù)電路等。

LM339N比較器采用開路集電極輸出，這意味著它的輸出不直接提供高電平或低電平，而是通過外部拉電阻將其拉至高電平或低電平。該設(shè)計(jì)可以使LM339N適應(yīng)多種工作環(huán)境，且輸出與其他邏輯電路的兼容性更強(qiáng)。

二、LM339N的工作原理

LM339N的工作原理基于差分比較。每個(gè)比較器都有兩個(gè)輸入端——非反向輸入（+）和反向輸入（?）。比較器會(huì)將這兩個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行比較，并根據(jù)輸入的電壓關(guān)系控制輸出端的狀態(tài)：

• 當(dāng)非反向輸入的電壓大于反向輸入的電壓時(shí)，比較器輸出低電平（通常為接地）。

• 當(dāng)非反向輸入的電壓小于反向輸入的電壓時(shí)，比較器輸出高電平（通過外部拉電阻拉至Vcc）。

這種工作模式使得LM339N能夠非常靈敏地響應(yīng)輸入電壓的變化，適用于電壓窗口監(jiān)測(cè)、開關(guān)電源控制等多種應(yīng)用。

三、LM339N的引腳功能

LM339N IC有14個(gè)引腳，具體功能分配如下：

1. 引腳1、2、3（比較器1）：

• 引腳1為輸出端，輸出電平為開路集電極。

• 引腳2為非反向輸入端。

• 引腳3為反向輸入端。

2. 引腳4、5、6（比較器2）：

• 引腳4為輸出端，輸出電平為開路集電極。

• 引腳5為非反向輸入端。

• 引腳6為反向輸入端。

3. 引腳7、8、9（比較器3）：

• 引腳7為輸出端，輸出電平為開路集電極。

• 引腳8為非反向輸入端。

• 引腳9為反向輸入端。

4. 引腳10、11、12（比較器4）：

• 引腳10為輸出端，輸出電平為開路集電極。

• 引腳11為非反向輸入端。

• 引腳12為反向輸入端。

5. 引腳13（Vcc）：電源端，通常接至正電壓（+5V或+15V，具體根據(jù)應(yīng)用電壓選擇）。

6. 引腳14（GND）：接地端。

四、LM339N的特點(diǎn)

1. 四路獨(dú)立比較器：LM339N內(nèi)部集成了四個(gè)獨(dú)立的比較器，可以同時(shí)進(jìn)行多個(gè)電壓信號(hào)的比較，節(jié)省了電路空間，并提高了系統(tǒng)的處理效率。

2. 開路集電極輸出：輸出端采用開路集電極設(shè)計(jì)，這使得LM339N具有較強(qiáng)的靈活性和兼容性，可以輕松與其他電路如邏輯電路、繼電器、報(bào)警裝置等進(jìn)行接口連接。

3. 低功耗設(shè)計(jì)：LM339N在工作時(shí)消耗的功率較低，適合在低功耗系統(tǒng)中使用，且其工作電壓范圍寬泛，通常可以從2V到36V之間工作，適用于多種電源環(huán)境。

4. 輸入電壓范圍廣：LM339N的輸入電壓范圍為Vss到Vcc-2V，具有較高的輸入靈敏度和良好的線性響應(yīng)，能夠在各種電壓條件下穩(wěn)定工作。

5. 輸出狀態(tài)可靠：LM339N在電源電壓較低時(shí)依然能夠可靠工作，并且其輸出端具有較強(qiáng)的抗干擾能力，能夠適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境。

五、LM339N的應(yīng)用

由于其四路獨(dú)立比較器的特性和較為靈活的輸出方式，LM339N廣泛應(yīng)用于各種需要電壓比較的場(chǎng)合，主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：

1. 信號(hào)處理

LM339N可以用于模擬信號(hào)的比較，比如對(duì)傳感器輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行閾值比較，檢測(cè)某個(gè)信號(hào)是否超出預(yù)設(shè)的范圍。在這種應(yīng)用中，LM339N常常用于過載保護(hù)、警報(bào)系統(tǒng)、以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。

2. 電壓監(jiān)控

LM339N在電源管理系統(tǒng)中有著廣泛應(yīng)用，它可以用于監(jiān)測(cè)電池電壓、電源電壓或電池充電狀態(tài)。當(dāng)電壓達(dá)到某個(gè)設(shè)定閾值時(shí)，比較器的輸出可以觸發(fā)報(bào)警或控制電路動(dòng)作，例如自動(dòng)關(guān)機(jī)、限流或切換電源。

3. 窗口比較器

LM339N常用于窗口比較器應(yīng)用中。例如，可以設(shè)置兩個(gè)比較器，一個(gè)用于設(shè)置上閾值，另一個(gè)用于設(shè)置下閾值，當(dāng)輸入信號(hào)在這兩個(gè)閾值之間時(shí)，輸出信號(hào)維持在特定狀態(tài)，常見于電壓范圍檢測(cè)等應(yīng)用。

4. 時(shí)序電路

LM339N還可用于時(shí)序電路中，例如在時(shí)鐘信號(hào)比較、信號(hào)濾波或脈沖調(diào)制解調(diào)等場(chǎng)合應(yīng)用。利用其四路獨(dú)立的比較器，可以方便地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的時(shí)序控制和信號(hào)調(diào)整。

5. 傳感器接口

LM339N常與各種傳感器搭配使用，如溫度傳感器、光電傳感器等。通過比較傳感器輸出的模擬信號(hào)與設(shè)定閾值，能夠準(zhǔn)確判斷系統(tǒng)狀態(tài)并執(zhí)行相應(yīng)操作。

六、LM339N的優(yōu)勢(shì)與局限性

優(yōu)勢(shì)：

1. 高集成度：LM339N集成了四個(gè)獨(dú)立比較器，節(jié)省了電路空間，減少了元件數(shù)量。

2. 兼容性強(qiáng)：開路集電極輸出能夠與多種邏輯電路兼容，適用于廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合。

3. 低功耗：適合用于功耗敏感的系統(tǒng)，如便攜式設(shè)備或低功耗傳感器應(yīng)用。

局限性：

1. 響應(yīng)速度較慢：與其他比較器相比，LM339N的響應(yīng)速度較慢，不適合用于高頻信號(hào)的實(shí)時(shí)比較。

2. 輸出不具備電平驅(qū)動(dòng)能力：由于開路集電極輸出設(shè)計(jì)，無法直接驅(qū)動(dòng)邏輯電路或大電流負(fù)載，必須外接拉電阻。

七、總結(jié)

LM339N作為一款經(jīng)典的四路差分比較器，其低功耗、靈活的輸出方式和高集成度使其成為電子設(shè)計(jì)中不可或缺的組成部分。無論是在信號(hào)處理、電壓監(jiān)控、報(bào)警系統(tǒng)還是傳感器接口等多個(gè)領(lǐng)域，LM339N都發(fā)揮著重要作用。盡管它在響應(yīng)速度方面相對(duì)較慢，但其在低頻和低功耗應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)使得它依然廣泛應(yīng)用于各類電子設(shè)備中。