提升LM339过零比较器精确度的电路方法

简介：
本文介绍了一种提高LM339型过零比较器测量精度的方法及其应用电路设计，适用于对信号检测有高要求的应用场景。 本段落介绍了一种用于提高LM339过零比较器精度的电路设计。LM339是一款低功耗、失调电压较低且适用于全温度范围内的比较器，具有输入差动电压范围等于电源电压的特点，并能兼容TTL、DTL、ECL和MOS等逻辑系统，在自动化及控制领域中广泛应用。 基本的LM339过零比较器电路如图1a所示。该电路在处理正弦波信号时会产生一些延迟，具体表现为从负向转为正值的时间（△n）到输出开始上升的时间以及由正值转向负值的时间（△bf）到输出下降时间之间的差异；此外还有正向和反向过零时刻的误差。 实验结果表明，在特定电压V及频率f条件下，这些延迟会有一定的规律性。例如在电源电压为±5伏特、频率为10千赫兹时，At1约为0.51微秒而At2大约是0.2微秒；当输入信号幅值降至仅+/- 0.1V且频率提高至10万赫兹，则延迟时间会相应增加。 进一步的实验发现，在给定电源电压的情况下，无论怎样改变其他参数，上述延迟时间和误差都会保持相对恒定。例如在±5伏特的工作条件下，At1始终为约0.5微秒而At2则是固定的0.1微秒左右。 观察图中波形可得LM339的上升速率SRu约为每微秒增加10V（从负值转至零）；下降速率为每微秒减少大约50V。因此，为了提高精度，应利用其输出信号由正变负时的情况来设计电路。 图2a展示了一个改进后的高精度LM339过零比较器实用方案。与标准版本相比，此版通过引入反相放大环节将输入信号送至LM339的负端以优化性能，并确保最终结果符合同相输出的需求。 本段落还探讨了LM339在自动化和控制领域的应用实例，如利用其作为过零比较器来检测数据传输中的同步信号并转换为数字形式以便后续处理等场景。总之，该设计有助于提升LM339的精度以满足各种应用场景的要求。