深入剖析LM119、LM219、LM319高速双比较器

在电子设计领域，比较器是一种常见且重要的器件，它能对两个输入信号进行比较，并根据比较结果输出相应的电平信号。今天，我们就来深入了解一下德州仪器（TI）的LM119、LM219、LM319高速双比较器。

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一、产品概述

LM119系列是在单块单片芯片上制造的精密高速双比较器。它们设计用于在宽范围的电源电压下工作，最低可低至单5V逻辑电源和接地。与LM710等器件相比，它们具有更高的增益和更低的输入电流。输出级的未连接集电极使LM119与RTL、DTL和TTL兼容，并且能够以高达25 mA的电流驱动灯和继电器。

1.1 产品特性

• 双独立比较器：提供两个独立的比较器，可同时处理两个不同的比较任务，增加了设计的灵活性。
• 单5V电源工作：可以在单5V电源下工作，降低了电源设计的复杂度，适用于多种数字逻辑系统。
• 高速响应：在±15V电源下，典型响应时间为80ns，能够快速对输入信号的变化做出响应。
• 低输入电流：在整个温度范围内，最大输入电流为1μA，减少了对输入信号源的负载影响。
• 输入输出与系统地隔离：输入和输出可以与系统地隔离，提高了系统的抗干扰能力。
• 高共模转换速率：具有较高的共模转换速率，能够更好地处理共模信号的变化。

1.2 产品型号差异

LM119、LM219、LM319在工作温度范围上有所不同：

• LM119：工作温度范围为 -55°C 至 +125°C，适用于对温度要求较高的工业和军事应用。
• LM219：工作温度范围为 -25°C 至 +85°C，可满足大多数一般工业和商业应用的需求。
• LM319A和LM319：工作温度范围为 0°C 至 +70°C，常用于消费电子等对温度要求相对较低的应用。

二、引脚配置与功能

该系列产品有多种封装形式，如14引脚的CDIP和PDIP、10引脚的TO - 100（金属罐封装）等。以下是主要引脚的功能：	PIN NAME	NO. (D, J, NFF 14)	NO. (LME 10)	NO. (NAD 10)	I/O	DESCRIPTION
OUTPUT 1	1	12	1	O	比较器1输出
GND 1	2	3	2	G	比较器1接地连接
INPUT 1+	3	4	3	I	比较器1正输入
INPUT 1-	4	5	4	I	比较器1负输入
V-	5	6	5	P	负电源电压
OUTPUT 2	6	7	6	O	比较器2输出
GND 2	7	8	7	G	比较器2接地连接
INPUT 2+	8	9	8	I	比较器2正输入
INPUT 2-	9	10	9	I	比较器2负输入
V+	10	11	10	P	正电源电压
NC	1,2,13,14				不连接，请勿接地

三、规格参数

3.1 绝对最大额定值

在使用该系列比较器时，需要注意以下绝对最大额定值，超过这些值可能会对器件造成永久性损坏：	参数	最小值	最大值	单位
总电源电压		36	V
输出到负电源电压		36	V
地到负电源电压		25	V
地到正电源电压		18	V
差分输入电压	-5	+5	V
输入电压	-15	+15	V
功率耗散		500	mW
输出短路持续时间		10	sec
引脚温度（焊接，10秒）		260	°C

3.2 ESD 额定值

该系列比较器的静电放电（ESD）额定值为人体模型（HBM）±800V。在储存和处理过程中，需要注意采取防静电措施，如将引脚短路或放置在导电泡沫中，以防止MOS栅极受到静电损坏。

3.3 热信息

不同封装形式的热阻有所不同，例如TO - 100（LME）封装的结到环境热阻为160°C/W，结到顶部外壳热阻为19°C/W；PDIP（NFF）和CDIP（J）封装的结到环境热阻为100°C/W。在设计散热方案时，需要根据具体的封装形式和应用场景来考虑。

3.4 电气特性

不同型号的电气特性有所差异，以LM119、LM219为例，在 (V{S}= pm 15 ~V) ，接地引脚接地， -55°C ≤ (T{A}) ≤ +125°C（LM219为 -25°C ≤ (T_{A}) ≤ +85°C）的条件下，部分电气特性如下：	参数	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
输入失调电压	(T{A} = 25°C)，(R{S} ≤ 5k)		0.7	4	mV
输入失调电流	(T_{A} = 25°C)		30	75	nA
输入偏置电流	(T_{A} = 25°C)		150	500	nA
电压增益	(T_{A} = 25°C)	10	40		V/mV
响应时间	(T{A} = 25°C)，(V{S} = ±15 V)		80		ns

LM319和LM319A也有类似的电气特性，但在一些参数上有所不同，例如LM319A的输入失调电压典型值为0.5mV，而LM319为2mV。

四、典型应用

4.1 继电器驱动

该系列比较器可以用于继电器驱动电路。通过比较输入信号与参考信号，输出合适的电平信号来控制继电器的吸合和释放。这种应用在工业自动化、智能家居等领域非常常见。

4.2 窗口检测器

窗口检测器可以检测输入信号是否在一个特定的电压范围内。当输入信号在这个范围内时，比较器输出一个特定的电平；当输入信号超出这个范围时，输出另一个电平。这种应用常用于电压监测、信号筛选等场景。

五、总结

LM119、LM219、LM319高速双比较器具有高速响应、低输入电流、宽电源电压范围等优点，适用于多种数字逻辑和模拟电路应用。在设计过程中，需要根据具体的应用需求选择合适的型号，并注意其绝对最大额定值、电气特性等参数，以确保系统的可靠性和稳定性。同时，在储存和处理过程中要注意防静电，避免器件受到损坏。大家在实际应用中，是否遇到过与这些比较器相关的问题呢？欢迎在评论区分享交流。