LM193A/LM193QML：低功耗低失調電壓雙比較器的卓越之選

在電子工程師的設計世界里，比較器是常用的基礎器件之一。今天，我們就來詳細探討德州儀器（TI）的LM193A/LM193QML低功耗低失調電壓雙比較器，看看它有哪些獨特的特性和優勢，以及在實際應用中需要注意的要點。

文件下載：lm193qml.pdf

一、特性亮點

1. 輻射保障

這兩款比較器具備輻射保障能力，總電離劑量可達100 krad(Si)，并且無增強低劑量率效應（ELDRS）100 krad(Si)。這一特性使得它們在一些對輻射敏感的應用場景，如航天、核工業等領域具有重要的應用價值。大家可以思考一下，在輻射環境下，普通的比較器可能會出現性能下降甚至損壞的情況，而LM193A/LM193QML卻能保持穩定，這對于保障系統的可靠性是多么關鍵。

2. 寬電源電壓范圍

其電源電壓范圍為 (2.0 ~V{DC}) 到 (36 ~V{DC})，支持單電源或雙電源供電，單電源供電時為 ±1.0V 到 ±18V。如此寬的電源電壓范圍，為工程師在設計電源電路時提供了更多的靈活性。比如，在一些電池供電的設備中，可以根據電池的電壓選擇合適的供電方式，而不需要額外的電壓轉換電路。

3. 低功耗特性

供應電流極低，僅為0.4 mA，并且與電源電壓無關。這意味著在不同的電源電壓下，比較器的功耗都能保持在較低水平，非常適合電池供電的應用場景。同時，低輸入偏置電流（典型值為25 nA）和低輸入失調電流（典型值為 ±5 nA）也進一步降低了功耗，提高了比較器的性能。

4. 輸入輸出特性優良

輸入共模電壓范圍包含地，差分輸入電壓范圍等于電源電壓。輸出飽和電壓低，在4 mA 時典型值為250 mV，并且輸出電壓與TTL、DTL、ECL、MOS和CMOS邏輯系統兼容。這些特性使得LM193A/LM193QML能夠與各種邏輯電路直接接口，簡化了電路設計。

二、優勢分析

1. 高精度比較

具有高精度的比較能力，降低了溫度對失調電壓 (v_{os }) 的漂移影響。在一些對精度要求較高的應用中，如傳感器信號處理、精密測量等領域，能夠提供準確的比較結果。

2. 單電源設計

消除了對雙電源的需求，允許在接近地的位置進行傳感。這不僅簡化了電源電路的設計，還降低了成本和電路板的面積。

3. 邏輯兼容性強

與所有形式的邏輯系統兼容，并且功耗適合電池操作。這使得它在各種數字電路和電池供電設備中都能得到廣泛應用。

三、詳細參數

1. 絕對最大額定值

這些參數為工程師在設計電路時提供了安全邊界，確保比較器在正常工作范圍內不會受到損壞。例如，在選擇電源電壓時，必須確保不超過最大額定值，否則可能會導致比較器損壞。

2. 電氣特性

文檔中詳細列出了直流參數和交流參數，包括供應電流、輸出漏電流、輸出灌電流、輸出飽和電壓、輸入失調電壓、輸入偏置電流、輸入失調電流、共模電壓、電源抑制比、共模抑制比、電壓增益等。這些參數在不同的測試條件下有不同的取值范圍，工程師需要根據實際應用場景選擇合適的參數。比如，在設計一個高精度的比較電路時，需要關注輸入失調電壓和輸入偏置電流的參數，以確保比較結果的準確性。

四、應用提示

1. 振蕩問題

LM193系列是高增益、寬帶寬的器件，容易因輸出引腳通過雜散電容與輸入引腳發生電容耦合而產生振蕩。解決這個問題可以采用標準的PC板布局，減少雜散輸入 - 輸出耦合；將輸入電阻降低到 (<10 ~K Omega)，以降低反饋信號水平；添加少量（1.0 到 10 mV）的正反饋（遲滯），使輸出狀態快速轉換，避免因雜散反饋引起的振蕩。如果輸入信號是脈沖波形，且上升和下降時間相對較快，則不需要使用遲滯。

2. 輸入引腳處理

所有未使用的比較器的輸入引腳應連接到負電源，以避免干擾。

3. 電源旁路

在 (2.0 ~V{DC}) 到 (30 ~V{DC}) 的范圍內，LM193系列的偏置網絡建立的漏電流與電源電壓的大小無關，通常不需要在電源線上使用旁路電容。

4. 輸入電壓保護

輸入電壓的正向偏移可以超過電源電平，但低輸入電壓狀態不得低于 ?0.3V（如果使用負電源，則不得低于負電源幅值的0.3V）。應提供保護措施，防止輸入電壓在25°C時負向超過 ?0.3 VDC，可以使用輸入鉗位二極管進行保護。

5. 輸出特性

輸出是接地發射極NPN輸出晶體管的未連接集電極，多個集電極可以連接在一起以提供輸出或功能。輸出上拉電阻可以連接到允許的電源電壓范圍內的任何可用電源電壓，并且該電壓不受施加到LM193封裝 (V^{+}) 端子的電壓大小的限制。輸出還可以用作簡單的單刀單擲（SPST）開關接地。

五、典型應用

文檔中給出了多種典型應用電路，如基本比較器、帶遲滯的非反相比較器、帶遲滯的反相比較器、輸出選通、大扇入與門、限幅比較器、比較相反極性的輸入電壓、輸出或功能、過零檢測器、單穩態多諧振蕩器、雙穩態多諧振蕩器、時間延遲發生器、MOS時鐘驅動器等。這些應用電路為工程師提供了實際設計的參考，大家可以根據自己的需求進行選擇和修改。

六、總結

LM193A/LM193QML低功耗低失調電壓雙比較器具有諸多優秀的特性和優勢，在各種電子設備中都能發揮重要作用。工程師在使用時，需要充分了解其參數和應用提示，根據實際需求進行合理設計，以確保電路的性能和可靠性。同時，隨著電子技術的不斷發展，我們也可以期待德州儀器推出更多性能更優的比較器產品。大家在實際應用中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享交流。