如何正确使用LM393进行电路设计与应用？

摘要： LM393 是双电压比较器集成电路，以下是其使用方法的详细介绍：1、引脚功能电源引脚（Vcc）：为芯片提供工作所需的电源电压，单电源工作时，电压范围为 2～36V；双电源工作时，电...

LM393 是双电压比较器集成电路，以下是其使用方法的详细介绍：

1、引脚功能

电源引脚（Vcc）：为芯片提供工作所需的电源电压，单电源工作时，电压范围为 2～36V；双电源工作时，电压范围为±1～±18V。

接地引脚（GND）：所有未使用的引脚必须接地，以确保电路的稳定性和可靠性。

输入引脚（INA、INB）：用于接收待比较的两个输入电压信号，每个比较器有正向输入端（INA）和反向输入端（INB），可分别接入不同的电压信号进行比较。

输出引脚（OUT）：输出比较结果，当正向输入端电压高于反向输入端电压时，输出高电平；反之，输出低电平。

2、工作原理

LM393 内部的两个比较器将接在 RLight 端的光敏二极管接收光照时产生的电阻值变化变成电压信号传递给电压比较器的同相输入端 INB+，这个变化的电压信号与电压比较器的反相输入端 INA端的基准电压相比较，当同相端 INB+电压大于反相端 INA端电压时，电压比较器的输出端 OUT 输出高电平电压，当同相端 INB+电压小于反相端 INA端电压时，电压比较器的输出端 OUT 输出低电平电压，Light LED 灯亮。

3、典型应用电路及连接方法

基本比较电路：将待比较的两个直流电压分别连接到 LM393 的 INA 和 INB 引脚，输出引脚 OUT 连接一个上拉电阻到正电源或地，以获得稳定的高低电平输出，当 INA 引脚的电压高于 INB 引脚的电压时，OUT 引脚输出高电平；反之，输出低电平。

过零检测电路：把交流信号通过耦合电容连接到 LM393 的输入引脚，另一个输入引脚接地或连接到参考电压，当交流信号过零点时，比较器的输出状态会发生改变，可用于检测交流信号的过零点。

窗口比较电路：使用两个 LM393 比较器和一个参考电压源，设置上下限阈值电压，当输入信号在上限和下限阈值电压之间时，两个比较器的输出都为低电平；当输入信号超出这个范围时，至少有一个比较器的输出为高电平。

4、注意事项

电源去耦：在电源引脚和地之间应尽量靠近芯片放置一个 0.1μF 的陶瓷旁路电容，以提高抗干扰能力和电源稳定性。

输入保护：如果输入信号可能超过电源电压范围，需要在输入端添加钳位电路或限流电阻，以保护芯片免受损坏。

输出负载：LM393 的输出为集电极开路结构，使用时需外接上拉电阻，且流经上拉电阻的电流不大于 10mA，要根据后级电路的需求选择合适的上拉电阻阻值和电源电压。

避免寄生振荡：由于比较器输出端到输入端可能存在寄生电容，容易产生振荡，可通过减小输入电阻至小于 10kΩ、增加正反馈量（滞回 1.0~10mV）、优化 PCB 布线等方式来减小寄生电容耦合，防止振荡。

以下是关于LM393相关的两个常见问题及解答：

1、问题：LM393的输出可以直接驱动继电器吗？

解答：一般情况下，不建议直接用 LM393 的输出驱动继电器，因为 LM393 的输出电流能力有限，通常最大输出电流为 20mA 左右，而继电器的线圈一般需要较大的电流才能可靠吸合，可能会超出 LM393 的输出能力，如果需要用 LM393 驱动继电器，可在 LM393 的输出端与继电器线圈之间加入一级晶体管放大电路，如三极管或 MOSFET 等，以提高输出电流，满足继电器的工作要求。

2、问题：如何提高LM393的比较精度？

解答：要提高 LM393 的比较精度，可以从以下几个方面入手，选择高精度的外部参考电压源，其精度和稳定性会直接影响比较结果的准确性，尽量减小输入信号的噪声和干扰，可采用滤波电路对输入信号进行预处理，如在输入引脚前添加电容滤波，保证电源的稳定性也很重要，不稳定的电源可能会导致比较器的工作点发生偏移，影响比较精度，还可以通过优化 PCB 布局和布线，减少寄生参数的影响，例如缩短输入输出引脚之间的连线长度，增大引脚间的间距等。