Операційні підсилювачі та компараториУ виробництві

LM393P

Виробник: Texas Instruments

Дані взято з даташиту: Texas Instruments SLCS005, ред. Rev. AH, квітень 2025 р.

Галузевий стандарт здвоєного диференційного компаратора з відкритим колектором, однополярним живленням (від 2В до 36В) або двополярним (від ±1В до ±18В), низьким енергоспоживанням та зчитуванням від рівня землі.

КорпусиPDIP-8, SOIC-8

Напруга живлення2 – 36 V

Діапазон температур0 – 70 °C

Офіційний даташит (PDF)

Технічний огляд

LM393 — це галузевий стандарт здвоєного диференційного компаратора напруги виробництва Texas Instruments (документ SLCS005, редакція від квітня 2025 р.). Випускається у вивідному 8-вивідному корпусі PDIP (позначення P) та корпусі для поверхневого монтажу SOIC-8 (позначення D). Містить два незалежні прецизійні компаратори напруги, розроблені спеціально для роботи від одного джерела живлення в широкому діапазоні напруг від 2В до 36В (або від ±1В до ±18В при двополярному живленні). LM393 має вихідний каскад із відкритим колектором NPN, здатний комутувати навантаження з напругою до 36В незалежно від шини живлення VCC, що забезпечує пряме узгодження рівнів з логікою TTL, DTL, ECL, MOS та CMOS. Вхідний диференційний каскад на транзисторах PNP забезпечує вимірювання сигналів від рівня землі (діапазон синфазної напруги включає 0В від'ємної шини). При типовому струмі споживання лише 0.8мА на обидва компаратори разом, підсиленні напруги 200 В/мВ (106 дБ), типовому часі відгуку 1.3мкс та малій напрузі зміщення (2мВ типово, 5мВ макс), LM393 широко використовується в детекторах переходу через нуль, віконних компараторах, тригерах Шмітта, генераторах та схемах перетворення логічних рівнів.

Розпіновка та альтернативні функції

Інтерактивна розпіновка та призначення виводів корпусу PDIP-8.

Ілюстрація корпусу, а не механічне креслення з розмірами.

8 / 8 виводів

Назва піна	Тип	Толерантність до 5V	Альтернативні функції / деталі
1OUT	open drain	Так	Вихідний вивід відкритого колектора каналу 1 (потребує зовнішнього підтягувального резистора до логічної шини живлення)
1IN-	analog in	Так	Інвертувальний вхідний вивід каналу 1 (-)
1IN+	analog in	Так	Неінвертувальний вхідний вивід каналу 1 (+)
GND	ground	—	Вивід землі / від'ємного живлення (підключається до 0В землі при однополярному або до шини V- при двополярному живленні)
2IN+	analog in	Так	Неінвертувальний вхідний вивід каналу 2 (+)
2IN-	analog in	Так	Інвертувальний вхідний вивід каналу 2 (-)
2OUT	open drain	Так	Вихідний вивід відкритого колектора каналу 2 (потребує зовнішнього підтягувального резистора до логічної шини живлення)
VCC	power in	—	Вивід додатної напруги живлення (однополярне живлення від 2В до 36В або шина до +18В при двополярному живленні)

Основні характеристики

Параметричні характеристики

Параметр	Мін.	Типове	Макс.	Одиниця	Умови вимірювання
Вхідна напруга зміщення(VIO)	—	2	5	mV	VCC = від 5 В до 30 В, VICR = 0 В, VO = 1.4 В, TA = 25°C
Вхідний струм зміщення(IIB)	—	-25	-250	nA	VO = 1.4 В, TA = 25°C (струм витікає з вхідних виводів)
Вхідний струм зсуву(IIO)	—	5	50	nA	VO = 1.4 В, TA = 25°C
Діапазон синфазної вхідної напруги(VICR)	0	0 to (VCC) - 1.5	—	V	VCC = від 5 В до 30 В, TA = 25°C; лінійний режим поширюється до землі (0 В)
Диференційне підсилення напруги великого сигналу(AVD)	50	200	—	V/mV	VCC = 15 В, VO = від 1.4 В до 11.4 В, RL >= 15 кОм підключено до VCC, TA = 25°C
Час відгуку на великий сигнал(tRESP)	—	1.3	—	µs	Вхідний перепад 100 мВ із перевантаженням 5 мВ, RL = 5.1 кОм до 5 В, CL = 15 пФ, TA = 25°C
Загальний струм спокою(ICC)	—	0.8	1	mA	VCC = 5 В, RL = ∞ (обидва компаратори), TA = 25°C
Вихідна напруга насичення низького рівня(VOL)	—	150	400	mV	ISINK <= 4 мА, VID = -1 В, TA = 25°C
Здатність втікання вихідного струму(ISINK)	6	16	—	mA	VID = -1 В, VO = 1.5 В, TA = 25°C
Струм витоку виходу високого рівня(IOH)	—	0.1	1000	nA	VID = 1 В, VO = 30 В, TA = 25°C
Гранична диференційна вхідна напруга(VID_max)	—	±36	36	V	Максимальна диференційна напруга між IN+ та IN- без замикання чи пошкодження

Гранично допустимі параметри

Макс. напруга живлення (VDD/VCC)	36 V
Макс. вхідна напруга	36 V
Макс. вихідний струм / струм піна	20 mA
Температура кристала	0 – 70 °C
Температура зберігання	-65 – 150 °C
Стійкість до ESD (HBM)	1000 V
Тепловий опір θJA (PDIP-8)	85 °C/W
Тепловий опір θJC (PDIP-8)	66.8 °C/W
Тепловий опір θJA (SOIC-8)	125 °C/W
Тепловий опір θJC (SOIC-8)	80 °C/W

Інженерні нюанси та підводні камені

Реальні апаратні застереження, обмеження розводки плати та помилки кристала, які варто знати до виготовлення.

Критично

Обов'язковий зовнішній підтягувальний резистор (вихід із відкритим колектором)

Вихідний каскад LM393 складається виключно з вихідного транзистора NPN із вільним (відкритим) колектором, підключеним до вихідного виводу, та емітером на GND. На відміну від операційних підсилювачів із двотактним вихідним каскадом класу AB, LM393 не може самостійно віддавати вихідний струм високого рівня. Без зовнішнього підтягувального резистора вихід переходить у високоімпедансний стан при закритті транзистора, не утворюючи визначеного рівня логічної одиниці.

Як уникнути

Завжди підключайте зовнішній підтягувальний резистор між виводами 1OUT, 2OUT та позитивною шиною живлення. Напруга підтяжки незалежна від VCC і може становити 3.3В, 5В, 12В або до 36В для узгодження з логікою. Обирайте опір зазвичай від 1 кОм до 10 кОм: менший опір прискорює фронт наростання при паразитній ємності, а більший — зменшує статичне споживання струму при втіканні (ISINK <= 4 мА).

Критично

Обмеження синфазної вхідної напруги зверху (VCC - 1.5 В)

Вхідна диференційна пара на PNP-транзисторах потребує щонайменше 1.5 В запасу нижче шини живлення VCC при 25°C (2.0 В у повному температурному діапазоні) для збереження активного режиму внутрішнього генератора струму. Перевищення порогу (VCC - 1.5 В) призводить до насичення входу. Якщо вхідна напруга перевищує VCC більш ніж на 0.3 В, відкриття підкладкового PN-переходу спричиняє паразитну інверсію фази виходу або тиристорне замикання (latch-up).

Як уникнути

Забезпечте утримання обох вхідних напруг строго між GND (0 В) та (VCC - 1.5 В). При однополярному живленні 5 В сигнали не повинні перевищувати 3.5 В. Для сигналів поблизу чи вище VCC встановіть резистивний подільник або живіть компаратор від вищої шини живлення.

Увага

Паразитне коливання виходу без гістерезису

Оскільки LM393 має коефіцієнт підсилення понад 100 дБ (200,000 В/В) та швидкий відгук, мікровольтові шуми на вході викликають хаотичне брязкотіння або пачки високочастотних коливань на виході, коли аналоговий сигнал повільно проходить точку перемикання. Круті фронти на виході також можуть ємнісно наводитися на високоомні вхідні провідники, утворюючи регенеративні коливання.

Як уникнути

Завжди застосовуйте додатний зворотний зв'язок (гістерезис тригера Шмітта) при обробці повільних аналогових сигналів. Підключіть високоомний резистор (від 100 кОм до 1 МОм) між виходом та неінвертувальним входом IN+. Це створить окремі верхній та нижній пороги перемикання (петлю гістерезису від 10 мВ до 50 мВ), що надійно запобігає шумовій генерації.

Примітка

Заглушення невикористаних каналів компаратора

Корпус LM393 містить два незалежні компаратори. Якщо один канал залишити непідключеним із «висячими» входами, електромагнітні завади та ємнісні зв'язки спричинять його хаотичне перемикання. Це генерує завади в шині живлення VCC і землі, збільшує струм споживання та погіршує точність активного каналу.

Як уникнути

Надійно зафіксуйте стан невикористаного каналу. З'єднайте неінвертувальний вхід IN+ із землею схеми (0 В), інвертувальний вхід IN- підключіть до стабільної опорної напруги в межах VICR (наприклад, половина живлення або подільник), а вивід відкритого колектора залиште непідключеним, щоб не витрачати струм.

Аналоги та взаємозамінність

Номер деталі (MPN)	Виробник	Сумісність	Електричні відмінності / нотатки для BOM
LM2903P	Texas Instruments	pin to pin drop in	Автомобільний та розширений температурний діапазон (від -40°C до 125°C); максимальна напруга живлення до 26В (класичний) або 36В (версія B); ідентична розпіновка та архітектура відкритого колектора.
LM393AP	Texas Instruments	pin to pin drop in	Прецизійна версія з підвищеною точністю напруги зміщення (VIO <= 2 мВ макс проти 5 мВ макс) та меншим вхідним струмом зсуву (IIO <= 25 нА макс).
LM293P	Texas Instruments	pin to pin drop in	Промисловий температурний діапазон (від -25°C до 85°C) з ідентичною розпіновкою та характеристиками виходу з відкритим колектором.

Типові схеми ввімкнення

LM393: компаратор напруги з гістерезисом (тригер Шмітта)

Топологія: Неінвертуючий тригер Шмітта з гістерезисом 48.5 мВ додатної петлі, порогом 2.50 В та виходом із відкритим колектором

Переглянути схему Відкрити у Web CAD редакторі

Офіційна документація та першоджерела

Офіційні даташити виробників напівпровідників, описи ревізій та технічні керівництва.

DATASHEETTexas Instruments

LM193, LM293, LM393, LM2903 Dual Differential Comparators

Допоможіть тримати сторінку точною

Знайшли пін, корпус або параметр, що не збігається з даташитом? Повідомте про це.

Повідомити про проблему

Відкриває публічну форму на GitHub, де цю сторінку вже вказано; потрібен безкоштовний акаунт GitHub. Як працюють звіти й підтвердження

Технічний огляд

Розпіновка та альтернативні функції

Основні характеристики

Параметричні характеристики

Гранично допустимі параметри

Інженерні нюанси та підводні камені

Аналоги та взаємозамінність

Типові схеми ввімкнення

LM393: компаратор напруги з гістерезисом (тригер Шмітта)

Офіційна документація та першоджерела

LM193, LM293, LM393, LM2903 Dual Differential Comparators

Допоможіть тримати сторінку точною

Схожі компоненти

LM358P

LM386N-1

LMC6482AIM/NOPB

NE5532P