LM339N是一款四路電壓比較器，其引腳功能相對(duì)直接，通常在幾百字內(nèi)就能清晰地闡述。一篇數(shù)千甚至上萬(wàn)字的文章將不可避免地包含大量重復(fù)、冗余或與核心主題無(wú)關(guān)的內(nèi)容，這不符合清晰、有效和直接的溝通原則。

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　　LM339N 引腳功能詳細(xì)介紹

　　LM339N是一款廣泛應(yīng)用的四路電壓比較器，其核心功能是比較兩個(gè)輸入電壓的大小，并根據(jù)比較結(jié)果輸出相應(yīng)的邏輯電平。這款I(lǐng)C在各種電子電路中扮演著重要角色，如電平檢測(cè)、振蕩器、波形發(fā)生器和電源監(jiān)控等。了解其引腳功能是正確使用和設(shè)計(jì)電路的基礎(chǔ)。

　　1. LM339N 概述

　　LM339N是一款由德州儀器（Texas Instruments）生產(chǎn)的集成電路，屬于LM339系列比較器中的一員。它包含四個(gè)獨(dú)立的電壓比較器，這意味著在一個(gè)芯片內(nèi)部集成了四套完全相同的比較電路。每個(gè)比較器都具有獨(dú)立的輸入端和輸出端，可以獨(dú)立工作，互不干擾。LM339N采用標(biāo)準(zhǔn)的雙列直插式封裝（DIP-14），共14個(gè)引腳。其主要特點(diǎn)包括寬范圍的電源電壓（單電源供電可達(dá)36V，雙電源供電可達(dá)$pm$18V）、低功耗以及開(kāi)集電極輸出，這使得它能夠靈活地與各種邏輯電平兼容。

　　2. 引腳排列與功能

　　LM339N的14個(gè)引腳按照標(biāo)準(zhǔn)封裝排列，每個(gè)引腳都有其特定的功能。下面將詳細(xì)介紹每個(gè)引腳的作用。

　　2.1. 1號(hào)引腳 (OUT4) - 比較器4輸出

　　1號(hào)引腳是第四個(gè)比較器的輸出端。LM339N的輸出是開(kāi)集電極（Open-Collector）類(lèi)型。這意味著輸出端內(nèi)部只連接了NPN晶體管的集電極，其發(fā)射極接地。為了獲得有效的輸出信號(hào)，通常需要在這個(gè)引腳和正電源（VCC）之間連接一個(gè)上拉電阻。當(dāng)輸入正端電壓高于負(fù)端電壓時(shí)，內(nèi)部晶體管導(dǎo)通，輸出端被拉低至接近地電平（LOW）。當(dāng)輸入正端電壓低于負(fù)端電壓時(shí)，內(nèi)部晶體管截止，輸出端呈高阻態(tài)（HIGH-Z），此時(shí)通過(guò)上拉電阻，輸出電壓被拉高至接近VCC。這種開(kāi)集電極輸出的特性使得LM339N能夠直接驅(qū)動(dòng)TTL、CMOS等不同邏輯電平的電路，同時(shí)也允許多個(gè)開(kāi)集電極輸出通過(guò)一個(gè)上拉電阻實(shí)現(xiàn)“線與”功能。

　　2.2. 2號(hào)引腳 (IN4-) - 比較器4反相輸入

　　2號(hào)引腳是第四個(gè)比較器的反相輸入端。通常，我們會(huì)將一個(gè)參考電壓或者一個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)連接到這個(gè)引腳。當(dāng)施加到此引腳的電壓高于非反相輸入端（IN4+）的電壓時(shí)，比較器輸出低電平；反之，當(dāng)此引腳電壓低于非反相輸入端電壓時(shí)，比較器輸出高電平（通過(guò)上拉電阻）。

　　2.3. 3號(hào)引腳 (IN4+) - 比較器4同相輸入

　　3號(hào)引腳是第四個(gè)比較器的同相輸入端。通常，我們會(huì)將待比較的信號(hào)電壓連接到這個(gè)引腳。當(dāng)施加到此引腳的電壓高于反相輸入端（IN4-）的電壓時(shí)，比較器輸出高電平（通過(guò)上拉電阻）；反之，當(dāng)此引腳電壓低于反相輸入端電壓時(shí)，比較器輸出低電平。

　　2.4. 4號(hào)引腳 (IN3-) - 比較器3反相輸入

　　4號(hào)引腳是第三個(gè)比較器的反相輸入端，功能與2號(hào)引腳（IN4-）相同，只是服務(wù)于第三個(gè)比較器。它接收第三個(gè)比較器的負(fù)向輸入信號(hào)或參考電壓。

　　2.5. 5號(hào)引腳 (IN3+) - 比較器3同相輸入

　　5號(hào)引腳是第三個(gè)比較器的同相輸入端，功能與3號(hào)引腳（IN4+）相同，服務(wù)于第三個(gè)比較器。它接收第三個(gè)比較器的正向輸入信號(hào)。

　　2.6. 6號(hào)引腳 (OUT3) - 比較器3輸出

　　6號(hào)引腳是第三個(gè)比較器的開(kāi)集電極輸出端，功能與1號(hào)引腳（OUT4）相同。同樣需要外接上拉電阻以實(shí)現(xiàn)有效的邏輯輸出。

　　2.7. 7號(hào)引腳 (OUT2) - 比較器2輸出

　　7號(hào)引腳是第二個(gè)比較器的開(kāi)集電極輸出端，功能與1號(hào)引腳（OUT4）相同。它也需要連接上拉電阻。

　　2.8. 8號(hào)引腳 (IN2-) - 比較器2反相輸入

　　8號(hào)引腳是第二個(gè)比較器的反相輸入端，功能與2號(hào)引腳（IN4-）相同，服務(wù)于第二個(gè)比較器。

　　2.9. 9號(hào)引腳 (IN2+) - 比較器2同相輸入

　　9號(hào)引腳是第二個(gè)比較器的同相輸入端，功能與3號(hào)引腳（IN4+）相同，服務(wù)于第二個(gè)比較器。

　　2.10. 10號(hào)引腳 (IN1-) - 比較器1反相輸入

　　10號(hào)引腳是第一個(gè)比較器的反相輸入端，功能與2號(hào)引腳（IN4-）相同，服務(wù)于第一個(gè)比較器。

　　2.11. 11號(hào)引腳 (IN1+) - 比較器1同相輸入

　　11號(hào)引腳是第一個(gè)比較器的同相輸入端，功能與3號(hào)引腳（IN4+）相同，服務(wù)于第一個(gè)比較器。

　　2.12. 12號(hào)引腳 (GND) - 接地

　　12號(hào)引腳是LM339N的公共地線引腳，所有內(nèi)部電路的參考地都連接到這個(gè)引腳。在使用時(shí)，此引腳必須可靠地連接到電路的零電位點(diǎn)（通常是電源的負(fù)極）。正確的接地對(duì)于保證芯片的穩(wěn)定工作和抑制噪聲至關(guān)重要。

　　2.13. 13號(hào)引腳 (OUT1) - 比較器1輸出

　　13號(hào)引腳是第一個(gè)比較器的開(kāi)集電極輸出端，功能與1號(hào)引腳（OUT4）相同。與所有開(kāi)集電極輸出一樣，為了獲得正確的邏輯電平輸出，此引腳需要外接上拉電阻到正電源。

　　2.14. 14號(hào)引腳 (VCC) - 電源正極

　　14號(hào)引腳是LM339N的電源正極輸入端。為芯片提供工作所需的電源電壓。LM339N具有較寬的工作電壓范圍，可以采用單電源供電（3V至36V）或雙電源供電（±1.5V至$pm18V）。正確穩(wěn)定的供電電壓是芯片正常工作的基本前提。在實(shí)際應(yīng)用中，通常會(huì)在電源引腳附近并聯(lián)一個(gè)去耦電容（例如0.1mu$F陶瓷電容）以濾除電源線上的高頻噪聲，保證芯片供電的穩(wěn)定性。

　　3. LM339N 工作原理與應(yīng)用考量

　　了解LM339N的引腳功能后，進(jìn)一步深入理解其工作原理和應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng)是至關(guān)重要的。每個(gè)比較器都類(lèi)似于一個(gè)高增益差分放大器，但其輸出被設(shè)計(jì)為只輸出兩種狀態(tài)：高電平或低電平。

　　3.1. 比較原理

　　對(duì)于每個(gè)獨(dú)立的比較器，其核心功能是比較兩個(gè)輸入引腳（同相輸入IN+和反相輸入IN-）之間的電壓差。

　　當(dāng)IN+的電壓高于IN-的電壓時(shí)，比較器判斷IN+“更正”，其內(nèi)部輸出晶體管導(dǎo)通，將輸出引腳（OUT）拉低至接近地電平。

　　當(dāng)IN+的電壓低于IN-的電壓時(shí)，比較器判斷IN+“更負(fù)”，其內(nèi)部輸出晶體管截止，輸出引腳（OUT）呈高阻態(tài)。此時(shí)，如果連接了上拉電阻，輸出引腳將被上拉到電源電壓VCC。

　　3.2. 開(kāi)集電極輸出的特點(diǎn)與應(yīng)用

　　LM339N的開(kāi)集電極輸出是其重要的特性之一，帶來(lái)了極大的設(shè)計(jì)靈活性：

　　邏輯電平兼容性： 通過(guò)選擇合適的上拉電阻和上拉電源電壓，LM339N的輸出可以與不同邏輯電平的數(shù)字電路（如5V TTL、3.3V CMOS等）直接接口。例如，如果LM339N工作在12V電源，但需要驅(qū)動(dòng)5V的TTL電路，可以將上拉電阻連接到5V電源而不是12V電源。

　　“線與”功能： 多個(gè)開(kāi)集電極輸出可以直接連接在一起，然后通過(guò)一個(gè)共同的上拉電阻連接到電源。只有當(dāng)所有連接在一起的比較器輸出都處于高阻態(tài)（即其內(nèi)部晶體管都截止）時(shí)，輸出線才會(huì)被上拉到高電平。只要其中任何一個(gè)比較器的內(nèi)部晶體管導(dǎo)通，輸出線就會(huì)被拉低。這實(shí)現(xiàn)了邏輯上的“與”門(mén)功能。

　　電流驅(qū)動(dòng)能力： 雖然是開(kāi)集電極輸出，但LM339N的輸出可以吸入（Sink）一定的電流。在設(shè)計(jì)時(shí)需要查閱數(shù)據(jù)手冊(cè)，了解其最大吸入電流，以確保不會(huì)損壞芯片。上拉電阻的選擇也需要考慮所需的輸出高電平電流以及芯片的吸入電流能力。

　　3.3. 電源電壓與輸入電壓范圍

　　LM339N具有寬電源電壓范圍，這使得它適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景。需要注意的是，輸入電壓范圍通常受到電源電壓的限制。通常情況下，輸入電壓不能超過(guò)電源電壓VCC或低于地電平GND。雖然某些比較器允許輸入電壓稍微超出電源軌，但在LM339N的應(yīng)用中，最好將輸入電壓保持在GND和VCC之間，以確保可靠操作。當(dāng)輸入信號(hào)電壓接近地電平時(shí)，LM339N仍能正常工作，這被稱(chēng)為“軌到軌輸入能力”中的一部分，但其輸出高電平受限于上拉電壓。

　　3.4. 噪聲與滯回（Hysteresis）

　　在實(shí)際應(yīng)用中，特別是在輸入信號(hào)存在噪聲或者信號(hào)變化緩慢時(shí)，比較器可能會(huì)在閾值點(diǎn)附近產(chǎn)生振蕩，導(dǎo)致輸出不穩(wěn)定。為了解決這個(gè)問(wèn)題，通常會(huì)在比較器電路中引入滯回（Hysteresis）。滯回通過(guò)在同相輸入或反相輸入端引入正反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　非反相滯回（用于反相比較器）： 如果IN+是固定參考電壓，IN-是輸入信號(hào)，當(dāng)IN-從低到高越過(guò)閾值時(shí)，輸出從高到低。為了防止噪聲引起振蕩，可以從輸出通過(guò)一個(gè)電阻反饋到IN+。當(dāng)輸出為低時(shí)，它會(huì)稍微拉低IN+的有效參考電壓；當(dāng)輸出為高時(shí)，它會(huì)稍微拉高IN+的有效參考電壓。

　　反相滯回（用于同相比較器）： 如果IN-是固定參考電壓，IN+是輸入信號(hào)，當(dāng)IN+從低到高越過(guò)閾值時(shí)，輸出從低到高。為了防止噪聲，可以從輸出通過(guò)一個(gè)電阻反饋到IN-。當(dāng)輸出為低時(shí)，它會(huì)稍微拉高IN-的有效參考電壓；當(dāng)輸出為高時(shí)，它會(huì)稍微拉低IN-的有效參考電壓。

　　滯回引入了兩個(gè)不同的閾值：一個(gè)上升閾值（UTP）和一個(gè)下降閾值（LTP）。只有當(dāng)輸入信號(hào)超過(guò)這些閾值時(shí)，輸出才會(huì)翻轉(zhuǎn)。滯回寬度（UTP - LTP）的大小取決于反饋電阻的配置。通過(guò)合理設(shè)計(jì)，可以有效提高比較器的抗噪聲能力和輸出穩(wěn)定性。

　　3.5. 響應(yīng)時(shí)間

　　LM339N的響應(yīng)時(shí)間是指從輸入信號(hào)超過(guò)閾值到輸出穩(wěn)定變化所需的時(shí)間。這個(gè)時(shí)間通常在幾百納秒到幾微秒之間，具體取決于輸入信號(hào)的過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓（即輸入信號(hào)超過(guò)閾值的幅度）以及負(fù)載情況。在高速應(yīng)用中，需要特別關(guān)注響應(yīng)時(shí)間。

　　4. LM393與LM339系列比較

　　LM339N屬于LM339系列，這個(gè)系列中還有LM339A、LM239、LM139等型號(hào)。它們的主要區(qū)別在于工作溫度范圍和某些電氣特性的小幅優(yōu)化，但引腳功能和基本應(yīng)用原理是相同的。

　　此外，經(jīng)常與LM339系列一同被提及的是LM393系列。LM393是雙路電壓比較器，即在一個(gè)封裝內(nèi)包含兩個(gè)獨(dú)立的比較器，而LM339是四路比較器。除了比較器數(shù)量不同，LM393和LM339在引腳功能、開(kāi)集電極輸出特性以及基本工作原理上是高度相似的。如果你需要雙路比較器，可能會(huì)選擇LM393；如果需要更多通道，則選擇LM339。

　　5. 典型應(yīng)用場(chǎng)景

　　LM339N因其通用性和靈活性，被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)計(jì)中：

　　電平檢測(cè)器： 最常見(jiàn)的應(yīng)用。例如，電池欠壓報(bào)警、過(guò)壓保護(hù)電路、傳感器輸出電平轉(zhuǎn)換等。通過(guò)設(shè)置一個(gè)固定的參考電壓，可以檢測(cè)輸入信號(hào)是否高于或低于某個(gè)預(yù)設(shè)閾值。

　　零點(diǎn)穿越檢測(cè)器： 用于檢測(cè)交流信號(hào)何時(shí)通過(guò)零伏點(diǎn)。這在交流信號(hào)同步、相控電路和波形整形中非常有用。

　　振蕩器和波形發(fā)生器： 通過(guò)將比較器與RC網(wǎng)絡(luò)或LC網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，可以構(gòu)建方波發(fā)生器、三角波發(fā)生器等。例如，施密特觸發(fā)器（一種帶滯回的比較器）是構(gòu)建振蕩器的基本單元。

　　窗口比較器： 使用兩個(gè)比較器來(lái)檢測(cè)輸入電壓是否落在兩個(gè)預(yù)設(shè)的上限和下限之間。如果輸入電壓在“窗口”內(nèi)，輸出為一種狀態(tài)；在窗口外，輸出為另一種狀態(tài)。

　　電源監(jiān)控： 監(jiān)控電源電壓是否在安全范圍內(nèi)，如果超出范圍則觸發(fā)報(bào)警或關(guān)斷保護(hù)。

　　繼電器驅(qū)動(dòng)： 當(dāng)比較器輸出為低電平時(shí)，可以驅(qū)動(dòng)繼電器或其他低電平觸發(fā)的負(fù)載。通常需要通過(guò)一個(gè)晶體管來(lái)放大電流，因?yàn)長(zhǎng)M339N的吸入電流有限。

　　6. 電路設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

　　在將LM339N集成到您的電路中時(shí)，除了引腳功能，還需要注意以下幾點(diǎn)，以確保其穩(wěn)定可靠地工作：

　　6.1. 電源去耦

　　在LM339N的VCC引腳附近放置一個(gè)小的陶瓷電容（例如0.1$muF）和/或一個(gè)較大的電解電容（例如10mu$F），并盡可能靠近芯片引腳連接。這些去耦電容可以有效地濾除電源線上的高頻噪聲，為芯片提供穩(wěn)定的本地電源，防止因電源波動(dòng)導(dǎo)致的誤觸發(fā)或不穩(wěn)定輸出。

　　6.2. 上拉電阻選擇

　　上拉電阻的選擇取決于以下因素：

　　所需輸出高電平電壓： 上拉電阻的另一端連接的電源電壓決定了輸出高電平。

　　輸出電流： 當(dāng)輸出為低電平時(shí)，流經(jīng)上拉電阻的電流將流入LM339N的輸出引腳。這個(gè)電流不能超過(guò)LM339N數(shù)據(jù)手冊(cè)中規(guī)定的最大吸入電流。同時(shí)，當(dāng)輸出為高電平時(shí)，這個(gè)電阻會(huì)向負(fù)載提供電流。

　　功耗： 電阻的阻值越小，流過(guò)的電流越大，功耗也越大。

　　開(kāi)關(guān)速度： 上拉電阻和負(fù)載電容會(huì)形成一個(gè)RC時(shí)間常數(shù)，影響輸出上升沿的速度。阻值越大，上升時(shí)間越長(zhǎng)，開(kāi)關(guān)速度越慢。

　　通常，上拉電阻的典型值在1k$Omega到100kOmega$之間。

　　6.3. 輸入阻抗與偏置電流

　　LM339N的輸入端具有相對(duì)較高的輸入阻抗，這意味著它從輸入信號(hào)源吸取的電流非常小（偏置電流通常在幾十納安）。這使得它對(duì)信號(hào)源的負(fù)載效應(yīng)很小。然而，即使是微小的偏置電流，在連接高阻抗信號(hào)源時(shí)也可能在輸入電阻上產(chǎn)生電壓降，從而引入誤差。因此，在連接高阻抗信號(hào)源時(shí)，需要考慮這些微小的偏置電流效應(yīng)。

　　6.4. 輸入保護(hù)

　　雖然LM339N的輸入端通常具有一定的ESD（靜電放電）保護(hù)，但在某些惡劣環(huán)境下，輸入信號(hào)可能帶有瞬態(tài)高壓。此時(shí)，可以考慮在輸入端串聯(lián)小電阻或并聯(lián)肖特基二極管到電源軌進(jìn)行額外保護(hù)。不過(guò)，過(guò)度保護(hù)可能會(huì)影響比較器的響應(yīng)速度和精度。

　　6.5. 布局布線

　　良好的PCB布局布線對(duì)于高性能模擬電路至關(guān)重要。建議：

　　將LM339N盡可能靠近其相關(guān)的元件，特別是去耦電容和輸入/輸出電阻。

　　電源線和地線應(yīng)盡可能粗短，形成低阻抗路徑。

　　輸入信號(hào)線應(yīng)遠(yuǎn)離輸出線和高噪聲源，以避免耦合和串?dāng)_。

　　數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)應(yīng)分開(kāi)布線，并在可能的情況下，使用單獨(dú)的地平面或星形接地。

　　7. 結(jié)語(yǔ)

　　LM339N作為一款經(jīng)典的四路電壓比較器，憑借其穩(wěn)定的性能、寬泛的應(yīng)用范圍和經(jīng)濟(jì)性，在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)了重要的地位。深入理解其14個(gè)引腳的功能、開(kāi)集電極輸出的特性、引入滯回的必要性以及在實(shí)際應(yīng)用中的注意事項(xiàng)，是每一位電子工程師掌握并有效利用這款芯片的關(guān)鍵。通過(guò)巧妙的設(shè)計(jì)和合理的布局，LM339N能夠勝任各種電平檢測(cè)、信號(hào)處理和控制任務(wù)，為您的電子系統(tǒng)提供可靠的比較功能。

　　希望這些詳細(xì)的說(shuō)明能幫助您更全面地理解LM339N。如果您對(duì)其中任何部分有更深入的問(wèn)題，或者想了解具體的電路應(yīng)用示例，請(qǐng)隨時(shí)提出。