LM393, LM293, LM2903,LM2903V, NCV2903:低偏移电压双比较器

LM393系列是双独立精密电压比较器，能够进行单电源或分电源操作。这些设备的设计允许在单电源操作下实现共模范围的接地电平。低至2.0 mV的输入偏移电压规格使该设备成为消费类、汽车和工业电子领域许多应用的理想选择。

特征

•宽单电源范围：2.0 Vdc至36 Vdc

•分流电源范围：±1.0 Vdc至±18 Vdc

•与电源电压无关的极低电流消耗：0.4 mA

•低输入偏置电流：25 nA

•低输入偏移电流：5.0 nA

•低输入偏移电压：5.0 mV（最大）LM293/393

•将共模范围输入到地面

•差分输入电压范围等于电源电压

•输出电压与DTL、ECL、TTL、MOS和CMOS逻辑电平兼容

•输入端的ESD箝位提高了设备的耐用性，而不会影响性能

•汽车和其他需要更改站点和控制的应用的NCV前缀

•提供无铅包装

操作理论

双比较器的基本工作原理基于差分放大器的概念。当输入信号连接到各比较器的两个输入端时，比较器会计算两个信号之间的电压差（V+ - V-）。其核心在于理解“阈值（Threshold）”的概念。阈值决定了比较器如何判断输入信号的大小，从而产生切换输出。

在具体应用中，通常会将一个输入电压设为一个固定的参考电压（例如：通过分压电路得到），而将另一个输入电压作为待比较的信号电压。当待比较的信号电压超过参考电压时，比较器输出高电平；否则，输出低电平。

一个重要的参数是输入偏移电压（Input Offset Voltage），这表示在没有输入信号的情况下，使输出转变的最小电压差。对于LM393和其他系列，其偏移电压显著低于10mV，极大增强了系统的稳定性和准确性。

图1:代表性示意图

应用程序信息

这些双比较器具有高增益、宽带特性。如果输出端通过杂散电容电容与输入端电容耦合，则这会导致设备振荡趋势。这种振荡在输出转换（VOL到VOH）期间表现出来。为了缓解这种情况，应使用<10k的输入电阻器。

还建议增加正反馈（<10 mV）。将铝制销钉接地是很好的设计实践。差分输入电压可以大于电源电压，而不会损坏比较器的输入。不应使用比-0.3 V更负的电压。

设计注意事项

在使用LM393系列比较器时，设计师应注意输入信号的幅度与参考电压的选择，以保证比较器的正常工作。此外，设计师需仔细考虑比较器的电源电压和阻抗匹配，确保系统整体稳定性。为了提升电路的抗干扰能力，建议在输入端加装适当的抗干扰滤波电路。

另外，设计时应关注输出信号的驱动能力，必要时可以增加外部驱动电路以提升信号的负载能力，确保不同电路模块之间有效信号传输。

典型电路示例

LM393系列比较器还提供多种典型电路的应用。例如，工作在滞后比较器模式下时，通过适当的反馈电阻，可以实现较为复杂的开关控制逻辑，从而大大提升系统的灵活性和响应性。

在定制电路的配置中，设计师也可根据需求实现多种不同的输入与输出配置，以满足特定应用的需求。多样的布局选择能够有效适应不同的电气环境与任务。