Amplificadores Operacionales y ComparadoresEn producción

LM393P

Fabricante: Texas Instruments

Datos tomados de la hoja de datos: Texas Instruments SLCS005, revisión Rev. AH, abril de 2025

Comparador diferencial dual estándar de la industria con salidas de colector abierto, operación con alimentación simple (2V a 36V) o dual (±1V a ±18V), bajo consumo y detección a nivel de tierra.

EncapsuladosPDIP-8, SOIC-8

Tensión de alimentación2 – 36 V

Rango de temperatura0 – 70 °C

Hoja de datos oficial (PDF)

Descripción técnica

El LM393 es un comparador diferencial dual estándar de la industria fabricado por Texas Instruments (documento SLCS005, revisado en abril de 2025). Disponible en encapsulado PDIP de 8 pines (designación P) y SOIC-8 de montaje superficial (designación D), integra dos comparadores de voltaje de precisión independientes diseñados para operar desde una sola fuente de alimentación en un amplio rango de 2V a 36V (o fuentes divididas de ±1V a ±18V). El LM393 presenta una arquitectura de salida NPN de colector abierto capaz de manejar cargas de hasta 36V independientemente del riel de alimentación VCC, lo que facilita la adaptación de niveles lógicos con familias TTL, DTL, ECL, MOS y CMOS. Su par de entrada diferencial PNP proporciona detección directa a tierra con un rango de modo común que se extiende hasta 0V (el riel negativo). Con una corriente de reposo típica de solo 0.8mA para ambos comparadores, ganancia de voltaje de 200 V/mV (106 dB), tiempo de respuesta típico de 1.3µs y bajo voltaje de compensación (2mV típico, 5mV máx), el LM393 se utiliza en detectores de cruce por cero, comparadores de ventana, disparadores Schmitt y circuitos de oscilación.

Distribución de pines y funciones alternativas

Distribución interactiva de pines y funciones del encapsulado PDIP-8.

Ilustración del encapsulado, no un plano mecánico acotado.

8 / 8 pines

Nombre del pin	Tipo	Tolerante a 5V	Funciones alternativas / detalles
1OUT	open drain	Sí	Terminal de salida de colector abierto del canal 1 (requiere resistencia pull-up externa al riel lógico)
1IN-	analog in	Sí	Terminal de entrada inversora del canal 1 (-)
1IN+	analog in	Sí	Terminal de entrada no inversora del canal 1 (+)
GND	ground	—	Terminal de tierra / alimentación negativa (conecta a tierra 0V en alimentación simple o riel V- en alimentación dual)
2IN+	analog in	Sí	Terminal de entrada no inversora del canal 2 (+)
2IN-	analog in	Sí	Terminal de entrada inversora del canal 2 (-)
2OUT	open drain	Sí	Terminal de salida de colector abierto del canal 2 (requiere resistencia pull-up externa al riel lógico)
VCC	power in	—	Terminal de alimentación positiva (fuente simple de 2V a 36V o riel hasta +18V en fuente dividida)

Especificaciones clave

Atributos paramétricos

Parámetro	Mín.	Típico	Máx.	Unidad	Condición de prueba
Voltaje de compensación de entrada(VIO)	—	2	5	mV	VCC = 5 V a 30 V, VICR = 0 V, VO = 1.4 V, TA = 25°C
Corriente de polarización de entrada(IIB)	—	-25	-250	nA	VO = 1.4 V, TA = 25°C (la corriente fluye hacia afuera de los pines)
Corriente de compensación de entrada(IIO)	—	5	50	nA	tensión VO = 1.4 V, TA = 25°C
Rango de voltaje de entrada en modo común(VICR)	0	0 to (VCC) - 1.5	—	V	VCC = 5 V a 30 V, TA = 25°C; la operación lineal se extiende a tierra (0 V)
Amplificación de voltaje diferencial de gran señal(AVD)	50	200	—	V/mV	VCC = 15 V, VO = 1.4 V a 11.4 V, RL >= 15 kΩ conectada a VCC, TA = 25°C
Tiempo de respuesta de gran señal(tRESP)	—	1.3	—	µs	Paso de entrada de 100 mV con sobreimpulso de 5 mV, RL = 5.1 kΩ a 5 V, CL = 15 pF, TA = 25°C
Corriente de alimentación en reposo total(ICC)	—	0.8	1	mA	VCC = 5 V, RL = ∞ (ambos comparadores), TA = 25°C
Voltaje de saturación de salida de nivel bajo(VOL)	—	150	400	mV	corriente ISINK <= 4 mA, VID = -1 V, TA = 25°C
Capacidad de corriente de absorción de salida(ISINK)	6	16	—	mA	tensión VID = -1 V, VO = 1.5 V, TA = 25°C
Corriente de fuga de salida de nivel alto(IOH)	—	0.1	1000	nA	tensión VID = 1 V, VO = 30 V, TA = 25°C
Tensión de entrada diferencial nominal máxima(VID_max)	—	±36	36	V	Voltaje diferencial máximo entre IN+ e IN- sin enganche ni daños

Valores máximos absolutos

Tensión de alimentación máx. (VDD/VCC)	36 V
Tensión de entrada máx.	36 V
Corriente máx. de salida / por pin	20 mA
Temperatura de unión	0 – 70 °C
Temperatura de almacenamiento	-65 – 150 °C
Tolerancia ESD (HBM)	1000 V
Resistencia térmica θJA (PDIP-8)	85 °C/W
Resistencia térmica θJC (PDIP-8)	66.8 °C/W
Resistencia térmica θJA (SOIC-8)	125 °C/W
Resistencia térmica θJC (SOIC-8)	80 °C/W

Puntos críticos de ingeniería

Advertencias reales de hardware, restricciones de diseño de PCB y erratas del silicio que conviene conocer antes de fabricar.

Crítico

Resistencia pull-up externa obligatoria (salida de colector abierto)

La etapa de salida del LM393 consiste exclusivamente en un transistor bipolar NPN con colector abierto conectado al pin de salida y emisor a GND. A diferencia de los amplificadores operacionales con etapas Clase AB push-pull, el LM393 no puede suministrar corriente activa hacia nivel alto. Dejar la salida sin resistencia pull-up externa produce un estado flotante de alta impedancia cuando el transistor se apaga, sin generar un nivel lógico alto definido.

Mitigación

Conecte siempre una resistencia pull-up externa entre los pines 1OUT, 2OUT y una línea de alimentación positiva. El voltaje de pull-up es independiente de VCC y puede conectarse a 3.3V, 5V, 12V o hasta 36V para acoplar distintas lógicas. Seleccione un valor entre 1 kΩ y 10 kΩ: valores más bajos aceleran la transición bajo carga capacitiva y valores más altos reducen el consumo estático al drenar corriente (ISINK <= 4 mA).

Crítico

Límite superior de modo común de entrada (VCC - 1.5 V)

El par diferencial PNP de entrada requiere al menos 1.5 V de margen por debajo del riel positivo VCC a 25°C (2.0 V en todo el rango térmico) para mantener activas las fuentes de corriente internas. Superar (VCC - 1.5 V) satura la etapa de entrada. Si un voltaje de entrada supera VCC en más de 0.3 V, la polarización directa de los diodos de sustrato provoca inversión de fase en la salida o bloqueo por enganche parásito (latch-up).

Mitigación

Asegure que ambos voltajes de entrada permanezcan estrictamente entre GND (0 V) y (VCC - 1.5 V). Con fuente simple de 5 V, las señales no deben exceder 3.5 V. Al monitorear señales cerca o por encima de VCC, use un divisor resistivo para atenuar la señal o alimente el comparador desde un riel de mayor voltaje.

Advertencia

Oscilación parásita en la salida sin histéresis

Dado que el LM393 cuenta con una ganancia en lazo abierto superior a 100 dB (200,000 V/V) y respuesta rápida en microsegundos, el ruido eléctrico en la entrada produce conmutaciones erráticas continuas (oscilación) cuando una señal analógica cruza lentamente el umbral. Además, los flancos rápidos de salida pueden acoplarse capacitivamente a las pistas de entrada, generando oscilaciones regenerativas.

Mitigación

Implemente siempre retroalimentación positiva (histéresis de disparador Schmitt) al procesar señales analógicas lentas. Conecte una resistencia de alto valor (de 100 kΩ a 1 MΩ) entre la salida y la entrada no inversora IN+. Esto crea una banda de histéresis (de 10 mV a 50 mV) que elimina por completo el ruido de conmutación y la oscilación.

Nota

Terminación de canales de comparador no utilizados

El integrado LM393 aloja dos comparadores independientes. Si un canal no se utiliza y sus pines quedan flotantes, el ruido electromagnético ambiental y el acoplamiento interno harán que conmute aleatoriamente. Esta conmutación inyecta ruido en las líneas de alimentación VCC y tierra, elevando el consumo y alterando el canal activo.

Mitigación

Fije el estado del canal no utilizado conectando la entrada no inversora IN+ a tierra (0 V), la entrada inversora IN- a un voltaje de referencia estable dentro del rango común VICR (como un divisor resistivo), y dejando el pin de colector abierto desconectado (flotante) para no consumir corriente.

Equivalencias y referencias cruzadas

Número de pieza (MPN)	Fabricante	Compatibilidad	Diferencias eléctricas / consideraciones de BOM
LM2903P	Texas Instruments	pin to pin drop in	Rango de temperatura automotriz e industrial extendido (-40°C a 125°C); voltaje máximo de alimentación clasificado hasta 26V (clásico) o 36V (versión B); pinout idéntico y arquitectura de colector abierto.
LM393AP	Texas Instruments	pin to pin drop in	Variante de precisión con voltaje de compensación más ajustado (VIO <= 2 mV máx frente a 5 mV máx) y menor corriente de compensación (IIO <= 25 nA máx).
LM293P	Texas Instruments	pin to pin drop in	Rango de temperatura industrial (-25°C a 85°C) con idéntica distribución de pines y características de salida en colector abierto.

Circuitos de referencia

LM393: comparador de tensión con histéresis (disparador Schmitt)

Topología: Disparador Schmitt no inversor con banda muerta de histéresis de 48.5 mV, umbral de 2.50 V y salida en colector abierto

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Documentación oficial y hojas de datos citadas

Hojas de datos, erratas y notas de aplicación de los fabricantes de semiconductores.

DATASHEETTexas Instruments

LM193, LM293, LM393, LM2903 Dual Differential Comparators

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