比较器内部电路原理分析

我们先来看下ST的LM339DT手册中给的内部电路图：我们将这个电路分成几个模块便于我们理解；

我们分析内部电路是为了更好的理解这个器件；

我们先看下下面电路，我们看左半边电路：Q1三极管的基极和集电极相连接；

我们来分析：

1.我们知道二极管具有钳位功能，而三极管的BE就相当于一个二极管，所以图中基极电压为0.7V（这里为了方便理解，我们统一用0.7V），即A点电压为0.7V，即集电极电压为0.7V；这里Q1三极管导通，Vce = 0.7V，我们知道三极管饱和导通ce压降接近0.3V，所以这里满足放大条件；

我们知道Ie = Ib +Ic = （1+β）Ib；

这里Ic = （5V-0.7V)/R1；

2.我们再结合右边电路一起看，一般我们为了保证芯内部的稳定性和对称性，内部晶体管一般都在同一个晶圆上切割，保证晶体管功能尽可能一样；

我们看Q1和Q2的基极电流由Q1的集电极提供，因为Q1和Q2的对称，故流进Q1和Q2的基极电流相等，则有Q2的Ic2等于Q1的Ic1，这里的R1和R2阻值是相等的，那么B点电压是多少？

供电电源相等，电阻相等，电流相等，故VB =0.7V；

所以这个电路也叫镜像电流源电路，右边电路相当于左边的镜像；

我们再分析，如果R2R1，B点电压又怎么变化？我们思考下：

我们看如果R2Ic1，这里的Ic2意思是相比于左半电路，Q2集电极可以允许的最大电流变大了，Q2往放大状态走，即VB > 0.7V；

同理，如果R2>R1，那么Ic2

综上我们可以得出，只要我们控制上述两边集电极的Ic电流即可控制B点电压输出是0.7V以上还是0.7V以下;

在芯片中，内部无法集成电阻，所以我们用三极管代替：这里我们用P三极管；这里的A,B点就是比较器输入，接的100uA电流源是限流用的；我们知道比较器输入端阻抗大，那么这里满足么，我们按照三极管放大倍数百倍来看，即2端的基极电流为nA级别，为了满足输入阻抗，它又分别加了一级；

即：优化后电路：我们再加一级P管即可满足要求，那么这里也对输入有了要求，我们来看三极管需要导通，这里A,B点输入电压不能超过VCC-1.4V；

同时手册中也给出了相应的指标：输入电压不能超过VCC+ - 1.5V；和我们理论推出相符合；

接下来继续，我们通过比较A,B电压大小从而控制Ic电流，最终控制上述C点电位变化，比较器需要输出高低状态，所以我们需要C点后面接三极管，通过三极管来放大前端的小变化；

我们来分析：

1. 当c点电压大于0.7V时，Q1三极管导通，Q2基极被拉到地，截止，输出高阻态；
2. 当c点电压小于0.7V时，Q1三极管截止，Q1集电极100uA电流流进Q2基极，使其饱和导通，输出低电平；
3. 我们在比较器输出端加上拉电阻时，要注意这里的100uA，必须使输出端Ic < β*100uA， 即让Q2饱和导通，输出VCC；

我们再看下图中的二极管作用：我们在三极管选型时应该都注意过一个参数，就是BE反向耐压：我们看下手册：一般在5V左右，所以我们在三极管be两端并联一个二极管进行保护；

这是我个人理解，如果有其他观点也可以发出来，大家一起讨论；

今天就介绍到这里，感谢大家阅读；