Amplificadores Operacionais e ComparadoresEm produção

LM393P

Fabricante: Texas Instruments

Dados retirados do datasheet: Texas Instruments SLCS005, revisão Rev. AH, abril de 2025

Comparador diferencial duplo padrão da indústria com saídas em coletor aberto, operação com alimentação simples (2V a 36V) ou simétrica (±1V a ±18V), baixo consumo e detecção no nível do terra.

EncapsulamentosPDIP-8, SOIC-8
Tensão de alimentação2 – 36 V
Faixa de temperatura0 – 70 °C
Datasheet Oficial (PDF)

Visão Geral Técnica

01

Visão Geral Técnica

O LM393 é um comparador diferencial duplo padrão da indústria fabricado pela Texas Instruments (documento SLCS005, revisado em abril de 2025). Disponível em encapsulamento PDIP de 8 pinos through-hole (designação P) e SOIC-8 de montagem em superfície (designação D), integra dois comparadores de tensão de precisão independentes projetados para operar a partir de uma única fonte de alimentação em uma ampla faixa de 2V a 36V (ou fontes simétricas de ±1V a ±18V). O LM393 apresenta uma arquitetura de saída NPN em coletor aberto capaz de acionar cargas de até 36V independentemente do trilho de alimentação VCC, facilitando a interface direta e translação de níveis com circuitos lógicos TTL, DTL, ECL, MOS e CMOS. Seu par de entrada diferencial PNP oferece sensoriamento no nível do terra com faixa de modo comum que se estende até 0V (o trilho negativo). Com consumo de repouso típico de apenas 0.8mA para ambos os comparadores combinados, ganho de tensão de 200 V/mV (106 dB), tempo de resposta típico de 1.3µs e baixa tensão de offset (2mV típico, 5mV máx), o LM393 é amplamente utilizado em detectores de passagem por zero, comparadores de janela, disparadores Schmitt e osciladores.

Pinagem do Encapsulamento e Funções Alternativas

Pinagem interativa e funções dos pinos do encapsulamento PDIP-8.

Diagrama de pinagem interativoSuperior

LM393P: ilustração do encapsulamento PDIP-8Pinagem interativa e funções dos pinos do encapsulamento PDIP-8.1: 1OUT2: 1IN-3: 1IN+4: GND8: VCC7: 2OUT6: 2IN-5: 2IN+

Ilustração do encapsulamento, não um desenho mecânico cotado.

8 / 8 pinos
#Nome do pinoTipoTolerante a 5VFunções alternativas / detalhes
1OUTopen drainSim
Terminal de saída em coletor aberto do canal 1 (requer resistor de pull-up externo para o trilho lógico)
1IN-analog inSim
Terminal de entrada inversora do canal 1 (-)
1IN+analog inSim
Terminal de entrada não-inversora do canal 1 (+)
GNDground—
Terminal de terra / alimentação negativa (conecta ao terra 0V em alimentação simples ou trilho V- em alimentação simétrica)
2IN+analog inSim
Terminal de entrada não-inversora do canal 2 (+)
2IN-analog inSim
Terminal de entrada inversora do canal 2 (-)
2OUTopen drainSim
Terminal de saída em coletor aberto do canal 2 (requer resistor de pull-up externo para o trilho lógico)
VCCpower in—
Terminal de alimentação positiva (fonte simples de 2V a 36V ou trilho até +18V em fonte simétrica)

Especificações Principais

Atributos paramétricos

ParâmetroMín.TípicoMáx.UnidadeCondição de teste
Tensão de offset de entrada(VIO)—25mVVCC = 5 V a 30 V, VICR = 0 V, VO = 1.4 V, TA = 25°C
Corrente de polarização de entrada(IIB)—-25-250nAVO = 1.4 V, TA = 25°C (a corrente flui para fora dos pinos de entrada)
Corrente de offset de entrada(IIO)—550nAtensão VO = 1.4 V, TA = 25°C
Faixa de tensão de entrada em modo comum(VICR)00 to (VCC) - 1.5—VVCC = 5 V a 30 V, TA = 25°C; operação linear estende-se até o terra (0 V)
Amplificação de tensão diferencial de grandes sinais(AVD)50200—V/mVVCC = 15 V, VO = 1.4 V a 11.4 V, RL >= 15 kΩ conectado a VCC, TA = 25°C
Tempo de resposta a grandes sinais(tRESP)—1.3—µsDegrau de entrada de 100 mV com sobretensão de 5 mV, RL = 5.1 kΩ a 5 V, CL = 15 pF, TA = 25°C
Corrente de alimentação de repouso total(ICC)—0.81mAVCC = 5 V, RL = ∞ (ambos os comparadores), TA = 25°C
Tensão de saturação de saída em nível baixo(VOL)—150400mVcorrente ISINK <= 4 mA, VID = -1 V, TA = 25°C
Capacidade de absorção de corrente de saída(ISINK)616—mAcondição VID = -1 V, VO = 1.5 V, TA = 25°C
Corrente de fuga de saída em nível alto(IOH)—0.11000nAcondição VID = 1 V, VO = 30 V, TA = 25°C
Tensão de entrada diferencial máxima nominal(VID_max)—±3636VTensão diferencial máxima entre IN+ e IN- sem travamento ou danos

Valores Máximos Absolutos

Tensão de alimentação máx. (VDD/VCC)36 V
Tensão de entrada máx.36 V
Corrente máx. de saída / por pino20 mA
Temperatura de junção0 – 70 °C
Temperatura de armazenamento-65 – 150 °C
Tolerância a ESD (HBM)1000 V
Resistência térmica θJA (PDIP-8)85 °C/W
Resistência térmica θJC (PDIP-8)66.8 °C/W
Resistência térmica θJA (SOIC-8)125 °C/W
Resistência térmica θJC (SOIC-8)80 °C/W

Gotchas e Cuidados de Engenharia

Ressalvas reais de hardware, restrições de layout de PCB e erratas do silício a conhecer antes de fabricar.

Crítico

Resistor de pull-up externo obrigatório (saída em coletor aberto)

O estágio de saída do LM393 consiste exclusivamente em um transistor bipolar NPN com coletor aberto ligado ao pino de saída e emissor ao GND. Ao contrário de amplificadores operacionais com estágio Classe AB push-pull, o LM393 não pode fornecer corrente ativamente em nível alto. Deixar a saída desconectada ou sem resistor de pull-up resulta em estado flutuante de alta impedância quando o transistor corta, sem nível lógico alto definido.

Mitigação

Sempre conecte um resistor de pull-up externo entre os pinos 1OUT, 2OUT e uma linha de alimentação positiva. A tensão de pull-up independe de VCC e pode ser ligada a 3.3V, 5V, 12V ou até 36V para casar com diferentes famílias lógicas. Escolha valores entre 1 kΩ e 10 kΩ: resistências menores aceleram transições em cargas capacitivas e valores maiores reduzem o consumo estático drenando corrente (ISINK <= 4 mA).

Crítico

Limite superior de modo comum de entrada (VCC - 1.5 V)

O par diferencial PNP de entrada exige pelo menos 1.5 V de folga abaixo do trilho positivo VCC a 25°C (2.0 V em toda a faixa de temperatura) para manter as fontes internas de corrente em operação ativa. Exceder (VCC - 1.5 V) satura o estágio de entrada. Se uma tensão de entrada ultrapassar VCC em mais de 0.3 V, a polarização direta das junções do substrato provoca inversão de fase na saída ou travamento por latch-up.

Mitigação

Mantenha ambas as tensões de entrada estritamente entre GND (0 V) e (VCC - 1.5 V). Em alimentação simples de 5 V, os sinais não devem exceder 3.5 V. Ao monitorar sinais próximos ou acima de VCC, utilize um divisor resistivo para atenuar o sinal ou alimente o comparador a partir de um trilho de maior tensão.

Aviso

Oscilação parasita na saída sem histerese

Como o LM393 possui ganho em malha aberta superior a 100 dB (200,000 V/V) e resposta rápida em microssegundos, ruídos elétricos na entrada provocam comutações erráticas repetidas (chatter) sempre que um sinal analógico cruza lentamente o limiar de comparação. Bordas rápidas de saída também podem se acoplar capacitivamente às trilhas de entrada, gerando oscilações regenerativas.

Mitigação

Sempre incorpore realimentação positiva (histerese de disparador Schmitt) ao processar sinais analógicos lentos. Conecte um resistor de alto valor (de 100 kΩ a 1 MΩ) entre a saída e a entrada não-inversora IN+. Isso cria uma faixa de histerese (de 10 mV a 50 mV) que elimina completamente ruídos de transição e oscilações indesejadas.

Nota

Terminação de canais de comparador não utilizados

O circuito integrado LM393 possui dois comparadores independentes. Se um canal permanecer sem uso com entradas flutuantes, ruídos eletromagnéticos ambientes provocarão comutação aleatória. Essa comutação rápida injeta ruído nos trilhos de alimentação VCC e terra, aumentando o consumo e perturbando o canal ativo.

Mitigação

Defina o estado do canal não utilizado conectando a entrada não-inversora IN+ ao terra (0 V), a entrada inversora IN- a uma tensão estável dentro da faixa VICR (como um divisor de tensão), e deixando a saída em coletor aberto desconectada (flutuante) para evitar desperdício de energia.

Equivalentes e Referência Cruzada

Número de peça (MPN)FabricanteCompatibilidadeDiferenças elétricas / considerações de BOM
LM2903PTexas Instrumentspin to pin drop inFaixa de temperatura automotiva e industrial estendida (-40°C a 125°C); tensão máxima de alimentação de até 26V (clássico) ou 36V (versão B); pinagem idêntica e arquitetura em coletor aberto.
LM393APTexas Instrumentspin to pin drop inVariante de precisão com tensão de offset mais estreita (VIO <= 2 mV máx contra 5 mV máx) e menor corrente de offset (IIO <= 25 nA máx).
LM293PTexas Instrumentspin to pin drop inFaixa de temperatura industrial (-25°C a 85°C) com pinagem idêntica e características de saída em coletor aberto.

Circuitos de Aplicação

LM393: comparador de tensão com histerese (disparador Schmitt)

Topologia: Disparador Schmitt não inversor com zona morta de histerese de 48.5 mV, limiar de 2.50 V e saída em coletor aberto

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Documentação Oficial e Datasheets Citados

Datasheets primários de fabricantes de semicondutores, erratas e notas de aplicação.

DATASHEETTexas Instruments

LM193, LM293, LM393, LM2903 Dual Differential Comparators

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