LM193A/LM193QML：低功耗低失調(diào)電壓雙比較器的卓越之選

在電子工程師的設(shè)計世界里，比較器是常用的基礎(chǔ)器件之一。今天，我們就來詳細探討德州儀器（TI）的LM193A/LM193QML低功耗低失調(diào)電壓雙比較器，看看它有哪些獨特的特性和優(yōu)勢，以及在實際應(yīng)用中需要注意的要點。

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一、特性亮點

1. 輻射保障

這兩款比較器具備輻射保障能力，總電離劑量可達100 krad(Si)，并且無增強低劑量率效應(yīng)（ELDRS）100 krad(Si)。這一特性使得它們在一些對輻射敏感的應(yīng)用場景，如航天、核工業(yè)等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。大家可以思考一下，在輻射環(huán)境下，普通的比較器可能會出現(xiàn)性能下降甚至損壞的情況，而LM193A/LM193QML卻能保持穩(wěn)定，這對于保障系統(tǒng)的可靠性是多么關(guān)鍵。

2. 寬電源電壓范圍

其電源電壓范圍為 (2.0 ~V{DC}) 到 (36 ~V{DC})，支持單電源或雙電源供電，單電源供電時為 ±1.0V 到 ±18V。如此寬的電源電壓范圍，為工程師在設(shè)計電源電路時提供了更多的靈活性。比如，在一些電池供電的設(shè)備中，可以根據(jù)電池的電壓選擇合適的供電方式，而不需要額外的電壓轉(zhuǎn)換電路。

3. 低功耗特性

供應(yīng)電流極低，僅為0.4 mA，并且與電源電壓無關(guān)。這意味著在不同的電源電壓下，比較器的功耗都能保持在較低水平，非常適合電池供電的應(yīng)用場景。同時，低輸入偏置電流（典型值為25 nA）和低輸入失調(diào)電流（典型值為 ±5 nA）也進一步降低了功耗，提高了比較器的性能。

4. 輸入輸出特性優(yōu)良

輸入共模電壓范圍包含地，差分輸入電壓范圍等于電源電壓。輸出飽和電壓低，在4 mA 時典型值為250 mV，并且輸出電壓與TTL、DTL、ECL、MOS和CMOS邏輯系統(tǒng)兼容。這些特性使得LM193A/LM193QML能夠與各種邏輯電路直接接口，簡化了電路設(shè)計。

二、優(yōu)勢分析

1. 高精度比較

具有高精度的比較能力，降低了溫度對失調(diào)電壓 (v_{os }) 的漂移影響。在一些對精度要求較高的應(yīng)用中，如傳感器信號處理、精密測量等領(lǐng)域，能夠提供準確的比較結(jié)果。

2. 單電源設(shè)計

消除了對雙電源的需求，允許在接近地的位置進行傳感。這不僅簡化了電源電路的設(shè)計，還降低了成本和電路板的面積。

3. 邏輯兼容性強

與所有形式的邏輯系統(tǒng)兼容，并且功耗適合電池操作。這使得它在各種數(shù)字電路和電池供電設(shè)備中都能得到廣泛應(yīng)用。

三、詳細參數(shù)

1. 絕對最大額定值

這些參數(shù)為工程師在設(shè)計電路時提供了安全邊界，確保比較器在正常工作范圍內(nèi)不會受到損壞。例如，在選擇電源電壓時，必須確保不超過最大額定值，否則可能會導(dǎo)致比較器損壞。

2. 電氣特性

文檔中詳細列出了直流參數(shù)和交流參數(shù)，包括供應(yīng)電流、輸出漏電流、輸出灌電流、輸出飽和電壓、輸入失調(diào)電壓、輸入偏置電流、輸入失調(diào)電流、共模電壓、電源抑制比、共模抑制比、電壓增益等。這些參數(shù)在不同的測試條件下有不同的取值范圍，工程師需要根據(jù)實際應(yīng)用場景選擇合適的參數(shù)。比如，在設(shè)計一個高精度的比較電路時，需要關(guān)注輸入失調(diào)電壓和輸入偏置電流的參數(shù)，以確保比較結(jié)果的準確性。

四、應(yīng)用提示

1. 振蕩問題

LM193系列是高增益、寬帶寬的器件，容易因輸出引腳通過雜散電容與輸入引腳發(fā)生電容耦合而產(chǎn)生振蕩。解決這個問題可以采用標準的PC板布局，減少雜散輸入 - 輸出耦合；將輸入電阻降低到 (<10 ~K Omega)，以降低反饋信號水平；添加少量（1.0 到 10 mV）的正反饋（遲滯），使輸出狀態(tài)快速轉(zhuǎn)換，避免因雜散反饋引起的振蕩。如果輸入信號是脈沖波形，且上升和下降時間相對較快，則不需要使用遲滯。

2. 輸入引腳處理

所有未使用的比較器的輸入引腳應(yīng)連接到負電源，以避免干擾。

3. 電源旁路

在 (2.0 ~V{DC}) 到 (30 ~V{DC}) 的范圍內(nèi)，LM193系列的偏置網(wǎng)絡(luò)建立的漏電流與電源電壓的大小無關(guān)，通常不需要在電源線上使用旁路電容。

4. 輸入電壓保護

輸入電壓的正向偏移可以超過電源電平，但低輸入電壓狀態(tài)不得低于 ?0.3V（如果使用負電源，則不得低于負電源幅值的0.3V）。應(yīng)提供保護措施，防止輸入電壓在25°C時負向超過 ?0.3 VDC，可以使用輸入鉗位二極管進行保護。

5. 輸出特性

輸出是接地發(fā)射極NPN輸出晶體管的未連接集電極，多個集電極可以連接在一起以提供輸出或功能。輸出上拉電阻可以連接到允許的電源電壓范圍內(nèi)的任何可用電源電壓，并且該電壓不受施加到LM193封裝 (V^{+}) 端子的電壓大小的限制。輸出還可以用作簡單的單刀單擲（SPST）開關(guān)接地。

五、典型應(yīng)用

文檔中給出了多種典型應(yīng)用電路，如基本比較器、帶遲滯的非反相比較器、帶遲滯的反相比較器、輸出選通、大扇入與門、限幅比較器、比較相反極性的輸入電壓、輸出或功能、過零檢測器、單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器、雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器、時間延遲發(fā)生器、MOS時鐘驅(qū)動器等。這些應(yīng)用電路為工程師提供了實際設(shè)計的參考，大家可以根據(jù)自己的需求進行選擇和修改。

六、總結(jié)

LM193A/LM193QML低功耗低失調(diào)電壓雙比較器具有諸多優(yōu)秀的特性和優(yōu)勢，在各種電子設(shè)備中都能發(fā)揮重要作用。工程師在使用時，需要充分了解其參數(shù)和應(yīng)用提示，根據(jù)實際需求進行合理設(shè)計，以確保電路的性能和可靠性。同時，隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，我們也可以期待德州儀器推出更多性能更優(yōu)的比較器產(chǎn)品。大家在實際應(yīng)用中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。