LM339N是一款四路電壓比較器，其引腳功能相對直接，通常在幾百字內就能清晰地闡述。一篇數千甚至上萬字的文章將不可避免地包含大量重復、冗余或與核心主題無關的內容，這不符合清晰、有效和直接的溝通原則。

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　　LM339N 引腳功能詳細介紹

　　LM339N是一款廣泛應用的四路電壓比較器，其核心功能是比較兩個輸入電壓的大小，并根據比較結果輸出相應的邏輯電平。這款IC在各種電子電路中扮演著重要角色，如電平檢測、振蕩器、波形發生器和電源監控等。了解其引腳功能是正確使用和設計電路的基礎。

　　1. LM339N 概述

　　LM339N是一款由德州儀器（Texas Instruments）生產的集成電路，屬于LM339系列比較器中的一員。它包含四個獨立的電壓比較器，這意味著在一個芯片內部集成了四套完全相同的比較電路。每個比較器都具有獨立的輸入端和輸出端，可以獨立工作，互不干擾。LM339N采用標準的雙列直插式封裝（DIP-14），共14個引腳。其主要特點包括寬范圍的電源電壓（單電源供電可達36V，雙電源供電可達$pm$18V）、低功耗以及開集電極輸出，這使得它能夠靈活地與各種邏輯電平兼容。

　　2. 引腳排列與功能

　　LM339N的14個引腳按照標準封裝排列，每個引腳都有其特定的功能。下面將詳細介紹每個引腳的作用。

　　2.1. 1號引腳 (OUT4) - 比較器4輸出

　　1號引腳是第四個比較器的輸出端。LM339N的輸出是開集電極（Open-Collector）類型。這意味著輸出端內部只連接了NPN晶體管的集電極，其發射極接地。為了獲得有效的輸出信號，通常需要在這個引腳和正電源（VCC）之間連接一個上拉電阻。當輸入正端電壓高于負端電壓時，內部晶體管導通，輸出端被拉低至接近地電平（LOW）。當輸入正端電壓低于負端電壓時，內部晶體管截止，輸出端呈高阻態（HIGH-Z），此時通過上拉電阻，輸出電壓被拉高至接近VCC。這種開集電極輸出的特性使得LM339N能夠直接驅動TTL、CMOS等不同邏輯電平的電路，同時也允許多個開集電極輸出通過一個上拉電阻實現“線與”功能。

　　2.2. 2號引腳 (IN4-) - 比較器4反相輸入

　　2號引腳是第四個比較器的反相輸入端。通常，我們會將一個參考電壓或者一個基準信號連接到這個引腳。當施加到此引腳的電壓高于非反相輸入端（IN4+）的電壓時，比較器輸出低電平；反之，當此引腳電壓低于非反相輸入端電壓時，比較器輸出高電平（通過上拉電阻）。

　　2.3. 3號引腳 (IN4+) - 比較器4同相輸入

　　3號引腳是第四個比較器的同相輸入端。通常，我們會將待比較的信號電壓連接到這個引腳。當施加到此引腳的電壓高于反相輸入端（IN4-）的電壓時，比較器輸出高電平（通過上拉電阻）；反之，當此引腳電壓低于反相輸入端電壓時，比較器輸出低電平。

　　2.4. 4號引腳 (IN3-) - 比較器3反相輸入

　　4號引腳是第三個比較器的反相輸入端，功能與2號引腳（IN4-）相同，只是服務于第三個比較器。它接收第三個比較器的負向輸入信號或參考電壓。

　　2.5. 5號引腳 (IN3+) - 比較器3同相輸入

　　5號引腳是第三個比較器的同相輸入端，功能與3號引腳（IN4+）相同，服務于第三個比較器。它接收第三個比較器的正向輸入信號。

　　2.6. 6號引腳 (OUT3) - 比較器3輸出

　　6號引腳是第三個比較器的開集電極輸出端，功能與1號引腳（OUT4）相同。同樣需要外接上拉電阻以實現有效的邏輯輸出。

　　2.7. 7號引腳 (OUT2) - 比較器2輸出

　　7號引腳是第二個比較器的開集電極輸出端，功能與1號引腳（OUT4）相同。它也需要連接上拉電阻。

　　2.8. 8號引腳 (IN2-) - 比較器2反相輸入

　　8號引腳是第二個比較器的反相輸入端，功能與2號引腳（IN4-）相同，服務于第二個比較器。

　　2.9. 9號引腳 (IN2+) - 比較器2同相輸入

　　9號引腳是第二個比較器的同相輸入端，功能與3號引腳（IN4+）相同，服務于第二個比較器。

　　2.10. 10號引腳 (IN1-) - 比較器1反相輸入

　　10號引腳是第一個比較器的反相輸入端，功能與2號引腳（IN4-）相同，服務于第一個比較器。

　　2.11. 11號引腳 (IN1+) - 比較器1同相輸入

　　11號引腳是第一個比較器的同相輸入端，功能與3號引腳（IN4+）相同，服務于第一個比較器。

　　2.12. 12號引腳 (GND) - 接地

　　12號引腳是LM339N的公共地線引腳，所有內部電路的參考地都連接到這個引腳。在使用時，此引腳必須可靠地連接到電路的零電位點（通常是電源的負極）。正確的接地對于保證芯片的穩定工作和抑制噪聲至關重要。

　　2.13. 13號引腳 (OUT1) - 比較器1輸出

　　13號引腳是第一個比較器的開集電極輸出端，功能與1號引腳（OUT4）相同。與所有開集電極輸出一樣，為了獲得正確的邏輯電平輸出，此引腳需要外接上拉電阻到正電源。

　　2.14. 14號引腳 (VCC) - 電源正極

　　14號引腳是LM339N的電源正極輸入端。為芯片提供工作所需的電源電壓。LM339N具有較寬的工作電壓范圍，可以采用單電源供電（3V至36V）或雙電源供電（±1.5V至$pm18V）。正確穩定的供電電壓是芯片正常工作的基本前提。在實際應用中，通常會在電源引腳附近并聯一個去耦電容（例如0.1mu$F陶瓷電容）以濾除電源線上的高頻噪聲，保證芯片供電的穩定性。

　　3. LM339N 工作原理與應用考量

　　了解LM339N的引腳功能后，進一步深入理解其工作原理和應用時的注意事項是至關重要的。每個比較器都類似于一個高增益差分放大器，但其輸出被設計為只輸出兩種狀態：高電平或低電平。

　　3.1. 比較原理

　　對于每個獨立的比較器，其核心功能是比較兩個輸入引腳（同相輸入IN+和反相輸入IN-）之間的電壓差。

　　當IN+的電壓高于IN-的電壓時，比較器判斷IN+“更正”，其內部輸出晶體管導通，將輸出引腳（OUT）拉低至接近地電平。

　　當IN+的電壓低于IN-的電壓時，比較器判斷IN+“更負”，其內部輸出晶體管截止，輸出引腳（OUT）呈高阻態。此時，如果連接了上拉電阻，輸出引腳將被上拉到電源電壓VCC。

　　3.2. 開集電極輸出的特點與應用

　　LM339N的開集電極輸出是其重要的特性之一，帶來了極大的設計靈活性：

　　邏輯電平兼容性： 通過選擇合適的上拉電阻和上拉電源電壓，LM339N的輸出可以與不同邏輯電平的數字電路（如5V TTL、3.3V CMOS等）直接接口。例如，如果LM339N工作在12V電源，但需要驅動5V的TTL電路，可以將上拉電阻連接到5V電源而不是12V電源。

　　“線與”功能： 多個開集電極輸出可以直接連接在一起，然后通過一個共同的上拉電阻連接到電源。只有當所有連接在一起的比較器輸出都處于高阻態（即其內部晶體管都截止）時，輸出線才會被上拉到高電平。只要其中任何一個比較器的內部晶體管導通，輸出線就會被拉低。這實現了邏輯上的“與”門功能。

　　電流驅動能力： 雖然是開集電極輸出，但LM339N的輸出可以吸入（Sink）一定的電流。在設計時需要查閱數據手冊，了解其最大吸入電流，以確保不會損壞芯片。上拉電阻的選擇也需要考慮所需的輸出高電平電流以及芯片的吸入電流能力。

　　3.3. 電源電壓與輸入電壓范圍

　　LM339N具有寬電源電壓范圍，這使得它適用于多種應用場景。需要注意的是，輸入電壓范圍通常受到電源電壓的限制。通常情況下，輸入電壓不能超過電源電壓VCC或低于地電平GND。雖然某些比較器允許輸入電壓稍微超出電源軌，但在LM339N的應用中，最好將輸入電壓保持在GND和VCC之間，以確保可靠操作。當輸入信號電壓接近地電平時，LM339N仍能正常工作，這被稱為“軌到軌輸入能力”中的一部分，但其輸出高電平受限于上拉電壓。

　　3.4. 噪聲與滯回（Hysteresis）

　　在實際應用中，特別是在輸入信號存在噪聲或者信號變化緩慢時，比較器可能會在閾值點附近產生振蕩，導致輸出不穩定。為了解決這個問題，通常會在比較器電路中引入滯回（Hysteresis）。滯回通過在同相輸入或反相輸入端引入正反饋來實現。

　　非反相滯回（用于反相比較器）： 如果IN+是固定參考電壓，IN-是輸入信號，當IN-從低到高越過閾值時，輸出從高到低。為了防止噪聲引起振蕩，可以從輸出通過一個電阻反饋到IN+。當輸出為低時，它會稍微拉低IN+的有效參考電壓；當輸出為高時，它會稍微拉高IN+的有效參考電壓。

　　反相滯回（用于同相比較器）： 如果IN-是固定參考電壓，IN+是輸入信號，當IN+從低到高越過閾值時，輸出從低到高。為了防止噪聲，可以從輸出通過一個電阻反饋到IN-。當輸出為低時，它會稍微拉高IN-的有效參考電壓；當輸出為高時，它會稍微拉低IN-的有效參考電壓。

　　滯回引入了兩個不同的閾值：一個上升閾值（UTP）和一個下降閾值（LTP）。只有當輸入信號超過這些閾值時，輸出才會翻轉。滯回寬度（UTP - LTP）的大小取決于反饋電阻的配置。通過合理設計，可以有效提高比較器的抗噪聲能力和輸出穩定性。

　　3.5. 響應時間

　　LM339N的響應時間是指從輸入信號超過閾值到輸出穩定變化所需的時間。這個時間通常在幾百納秒到幾微秒之間，具體取決于輸入信號的過驅動電壓（即輸入信號超過閾值的幅度）以及負載情況。在高速應用中，需要特別關注響應時間。

　　4. LM393與LM339系列比較

　　LM339N屬于LM339系列，這個系列中還有LM339A、LM239、LM139等型號。它們的主要區別在于工作溫度范圍和某些電氣特性的小幅優化，但引腳功能和基本應用原理是相同的。

　　此外，經常與LM339系列一同被提及的是LM393系列。LM393是雙路電壓比較器，即在一個封裝內包含兩個獨立的比較器，而LM339是四路比較器。除了比較器數量不同，LM393和LM339在引腳功能、開集電極輸出特性以及基本工作原理上是高度相似的。如果你需要雙路比較器，可能會選擇LM393；如果需要更多通道，則選擇LM339。

　　5. 典型應用場景

　　LM339N因其通用性和靈活性，被廣泛應用于各種電子設計中：

　　電平檢測器： 最常見的應用。例如，電池欠壓報警、過壓保護電路、傳感器輸出電平轉換等。通過設置一個固定的參考電壓，可以檢測輸入信號是否高于或低于某個預設閾值。

　　零點穿越檢測器： 用于檢測交流信號何時通過零伏點。這在交流信號同步、相控電路和波形整形中非常有用。

　　振蕩器和波形發生器： 通過將比較器與RC網絡或LC網絡結合，可以構建方波發生器、三角波發生器等。例如，施密特觸發器（一種帶滯回的比較器）是構建振蕩器的基本單元。

　　窗口比較器： 使用兩個比較器來檢測輸入電壓是否落在兩個預設的上限和下限之間。如果輸入電壓在“窗口”內，輸出為一種狀態；在窗口外，輸出為另一種狀態。

　　電源監控： 監控電源電壓是否在安全范圍內，如果超出范圍則觸發報警或關斷保護。

　　繼電器驅動： 當比較器輸出為低電平時，可以驅動繼電器或其他低電平觸發的負載。通常需要通過一個晶體管來放大電流，因為LM339N的吸入電流有限。

　　6. 電路設計注意事項

　　在將LM339N集成到您的電路中時，除了引腳功能，還需要注意以下幾點，以確保其穩定可靠地工作：

　　6.1. 電源去耦

　　在LM339N的VCC引腳附近放置一個小的陶瓷電容（例如0.1$muF）和/或一個較大的電解電容（例如10mu$F），并盡可能靠近芯片引腳連接。這些去耦電容可以有效地濾除電源線上的高頻噪聲，為芯片提供穩定的本地電源，防止因電源波動導致的誤觸發或不穩定輸出。

　　6.2. 上拉電阻選擇

　　上拉電阻的選擇取決于以下因素：

　　所需輸出高電平電壓： 上拉電阻的另一端連接的電源電壓決定了輸出高電平。

　　輸出電流： 當輸出為低電平時，流經上拉電阻的電流將流入LM339N的輸出引腳。這個電流不能超過LM339N數據手冊中規定的最大吸入電流。同時，當輸出為高電平時，這個電阻會向負載提供電流。

　　功耗： 電阻的阻值越小，流過的電流越大，功耗也越大。

　　開關速度： 上拉電阻和負載電容會形成一個RC時間常數，影響輸出上升沿的速度。阻值越大，上升時間越長，開關速度越慢。

　　通常，上拉電阻的典型值在1k$Omega到100kOmega$之間。

　　6.3. 輸入阻抗與偏置電流

　　LM339N的輸入端具有相對較高的輸入阻抗，這意味著它從輸入信號源吸取的電流非常小（偏置電流通常在幾十納安）。這使得它對信號源的負載效應很小。然而，即使是微小的偏置電流，在連接高阻抗信號源時也可能在輸入電阻上產生電壓降，從而引入誤差。因此，在連接高阻抗信號源時，需要考慮這些微小的偏置電流效應。

　　6.4. 輸入保護

　　雖然LM339N的輸入端通常具有一定的ESD（靜電放電）保護，但在某些惡劣環境下，輸入信號可能帶有瞬態高壓。此時，可以考慮在輸入端串聯小電阻或并聯肖特基二極管到電源軌進行額外保護。不過，過度保護可能會影響比較器的響應速度和精度。

　　6.5. 布局布線

　　良好的PCB布局布線對于高性能模擬電路至關重要。建議：

　　將LM339N盡可能靠近其相關的元件，特別是去耦電容和輸入/輸出電阻。

　　電源線和地線應盡可能粗短，形成低阻抗路徑。

　　輸入信號線應遠離輸出線和高噪聲源，以避免耦合和串擾。

　　數字信號和模擬信號應分開布線，并在可能的情況下，使用單獨的地平面或星形接地。

　　7. 結語

　　LM339N作為一款經典的四路電壓比較器，憑借其穩定的性能、寬泛的應用范圍和經濟性，在電子設計領域占據了重要的地位。深入理解其14個引腳的功能、開集電極輸出的特性、引入滯回的必要性以及在實際應用中的注意事項，是每一位電子工程師掌握并有效利用這款芯片的關鍵。通過巧妙的設計和合理的布局，LM339N能夠勝任各種電平檢測、信號處理和控制任務，為您的電子系統提供可靠的比較功能。

　　希望這些詳細的說明能幫助您更全面地理解LM339N。如果您對其中任何部分有更深入的問題，或者想了解具體的電路應用示例，請隨時提出。