劉家浩CAD2013年

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1、 廣州學(xué)院 《電子線路CAD》大作業(yè) LM339芯片的電路設(shè)計 院（系） 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械工程及自動化 班 級 機(jī)械1班 學(xué)生姓名 劉家浩 指導(dǎo)老師 王建春 2013年 9 月 27 日

2、 任 務(wù) 書 茲發(fā)給 機(jī)械工程及自動化1 班學(xué)生 劉家浩 課程設(shè)計任務(wù)書，內(nèi)容如下： 1． 設(shè)計題目： 四電壓比較器集成電路 2． 應(yīng)完成的項(xiàng)目： （1） LM339電路設(shè)計 （2） LM339應(yīng)用電路 PCB 板設(shè)

3、計 （3） 芯片常用電路 （4） 3． 參考資料以及說明： （1）百度文庫 （2）康華光，鄒

4、壽彬等.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分(第五版)[M].高等教育出版社.2005.7:454-461. （3） （4） 4． 本設(shè)計任務(wù)書于2013年9 月 27 日發(fā)出，應(yīng)于2013年9月27日前完成，然后進(jìn)行答

5、辯。 指導(dǎo)教師 簽發(fā) 年 月 日 評語： 總評成績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 目 錄 摘 要 LM393/339是高增益,寬頻帶器件,象大多數(shù)比較器一樣,如果輸出端到輸入端有寄生電容而產(chǎn)生耦合,則很容易產(chǎn)生振蕩.這種現(xiàn)象僅僅出現(xiàn)在當(dāng)比較器改變狀態(tài)時,輸出電壓過渡的間隙

6、.電源加旁路濾波并不能解決這個問題,標(biāo)準(zhǔn)PC板的設(shè)計對減小輸入—輸出寄生電容耦合是有助的. 由于LM339使用靈活，應(yīng)用廣泛，所以世界上各大IC生產(chǎn)廠、公司竟相推出自己的四比較器，如IR2339、ANI339、SF339等，它們的參數(shù)基本一致，可互換使用。 關(guān)鍵詞：四電壓比較器LM339 、 使用靈活、應(yīng)用廣泛 第一章 緒論 1-1 芯片介紹 一、 芯片LM339 LM393/339是高增益,寬頻帶器件,象大多數(shù)比較器一樣,如果輸出

7、端到輸入端有寄生電容而產(chǎn)生耦合,則很容易產(chǎn)生振蕩.這種現(xiàn)象僅僅出現(xiàn)在當(dāng)比較器改變狀態(tài)時,輸出電壓過渡的間隙.電源加旁路濾波并不能解決這個問題,標(biāo)準(zhǔn)PC板的設(shè)計對減小輸入—輸出寄生電容耦合是有助的.減小輸入電阻至小于10K將減小反饋信號,而且增加甚至很小的正反饋量(滯回1.0~10mV)能導(dǎo)致快速轉(zhuǎn)換,使得不可能產(chǎn)生由于寄生電容引起的振蕩.除非利用滯后,否則直接插入IC并在引腳上加上電阻將引起輸入—輸出在很短的轉(zhuǎn)換周期內(nèi)振蕩,如果輸入信號是脈沖波形,并且上升和下降時間相當(dāng)快,則滯回將不需要。 LM339（圖1）集成塊內(nèi)部裝有四個獨(dú)立的電壓比較器，LM339集成塊采用C-14型封裝。由于LM33

8、9使用靈活，應(yīng)用廣泛，所以世界上各大IC生產(chǎn)廠、公司竟相推出自己的四比較器，如IR2339、ANI339、SF339等，它們的參數(shù)基本一致，可互換使用。 圖1 二、 產(chǎn)品參數(shù) 工作電源電壓范圍寬，單電源、雙電源均可工作， 單電源：?2～36V， 雙電源：±1～±18V； 消耗電流小，?Icc=1.3mA；? 輸入失調(diào)電壓小，?VIO=±2mV；? 共模輸入電壓范圍寬，?Vic=0～Vcc-1.5V；? 輸出與TTL，DTL，MOS，CMOS?等兼容； 輸出可以用開路集電極連接“或”門； 1-2 芯片常用電路 單限比較器電路 圖2a給出了一個基本單限比

9、較器。輸入信號Uin，即待比較電壓，它加到同相輸入端，在反相輸入端接一個參考電壓（門限電平）Ur。當(dāng)輸入電壓Uin>Ur時，輸出為高電平UOH。圖2b為其傳輸特性。 遲滯比較器 遲滯比較器又可理解為加正反饋的單限比較器。前面介紹的單限比較器，如果輸入信號Uin在門限值附近有微小的干擾，則輸出電壓就會產(chǎn)生相應(yīng)的抖動（起伏）。在電路中引入正反饋可以克服這一缺點(diǎn)。 圖4a給出了一個遲滯比較器，人們所熟悉的“史密特”電路即是有遲滯的比較器。圖4b為遲滯比較器的傳輸特性。 不難看出，當(dāng)輸出狀態(tài)一旦轉(zhuǎn)換后，只要在跳變電壓值附近的干擾不超過ΔU之值，輸出電壓的值就將是穩(wěn)定的。

10、但隨之而來的是分辨率降低。因?yàn)閷t滯比較器來說，它不能分辨差別小于ΔU的兩個輸入電壓值。遲滯比較器加有正反饋可以加快比較器的響應(yīng)速度，這是它的一個優(yōu)點(diǎn)。除此之外，由于遲滯比較器加的正反饋很強(qiáng)，遠(yuǎn)比電路中的寄生耦合強(qiáng)得多，故遲滯比較器還可免除由于電路寄生耦合而產(chǎn)生的自激振蕩。 雙限比較器（窗口比較器） 圖7電路由兩個LM339組成一個窗口比較器。當(dāng)被比較的信號電壓Uin位于門限電壓之間時（UR1UR2或Uin

11、信號電位是否位于指定門限電位之間。 用LM339組成振蕩器 圖8為有1/4LM339組成的音頻方波振蕩器的電路。改變C1可改變輸出方波的頻率。本電路中，當(dāng)C1=0.1uF時。f=53Hz；當(dāng)C1=0.01uF時，f=530Hz；當(dāng)C1=0.001uF時，f=5300Hz。 LM339還可以組成高壓數(shù)字邏輯門電路，并可直接與TTL、CMOS電路接口。 第二章 LM339應(yīng)用電路原理圖設(shè)計 2-1 芯片原理圖元件 圖9-引腳圖 圖10- 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 2-2 LM339

12、電路設(shè)計 2-2-1 LM339功能模塊設(shè)計 輸出負(fù)載電阻能銜接在可允許電源電壓范圍內(nèi)的任何電源電壓上,不受 Vcc端電壓值的限制.此輸出能作為一個簡單的對地SPS開路(當(dāng)不用負(fù)載電阻沒被運(yùn)用),輸出部分的陷電流被可能得到的驅(qū)動和器件的β值所限制.當(dāng)達(dá)到極限電流(16mA)時,輸出晶體管將退出而且輸出電壓將很快上升.輸出飽和電壓被輸出晶體管大約60ohm 的γSAT限制。當(dāng)負(fù)載電流很小時,輸出晶體管的低失調(diào)電壓(約1.0mV)允許輸出箝位在零電平。 2-2-2 LM339 功能電路設(shè)計 圖11 protel原理圖 2-2- 3 本章小結(jié) 對

13、于LM339，我有了更加深入的了解。這種比較器的所有沒有用的引腳必須接地，這需要我們一定要注意的地方。的輸出端相當(dāng)于一只不接集電極電阻的晶體三極管，在使用時輸出端到正電源一般須接一只電阻（稱為上拉電阻，選3-15K）。選不同阻值的上拉電阻會影響輸出端高電位的值。 第三章 LM339應(yīng)用電路PCB板設(shè)計 3．1 芯片元件封裝 圖12 元件封裝 3．2 整體電路 PCB 設(shè)計 圖12 PCB整體電路板 3

14、．3 本章小結(jié) 本電路是將LM339制作成一個反相遲滯比較器，通過在反相端輸入信號，與同相端的基準(zhǔn)電壓比較，當(dāng)U+ > U- 時，輸出端相當(dāng)于開路，輸出高電平；當(dāng)U+ < U- 時，輸出管飽和，相當(dāng)于輸出端接低電平。 第四章 設(shè)計總結(jié) 學(xué)習(xí)了4個星期的電子線路CAD，課堂上基本掌握了老師所教的知識。但當(dāng)親自動手去設(shè)計一個說明書時，卻遇到不少難題。 LM339是一個四電壓比較器，常用于電磁爐等用電器中。經(jīng)過這次作業(yè)的制作，我明白到電路板的完成，并不是我們看到那樣簡單。雖然之前已經(jīng)學(xué)過一次，但當(dāng)再次接觸時，還是要費(fèi)很多心思在里面。這個作業(yè)中我們要完成原理圖、封裝、完

15、整的電路板等步驟，對于我們以后的工作起到了踏腳石的作用。通過這一系列的準(zhǔn)備、思考和設(shè)計，令我對這一方面的工作不再感到陌生，從而提高我的工作效率。 作為一名機(jī)械專業(yè)的學(xué)生，我覺得能做這樣的課程設(shè)計是十分有意義。在已度過的兩年大學(xué)生活里我們大何去面對現(xiàn)實(shí)中的各種電子設(shè)計？如何把我們所學(xué)到的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識用到實(shí)踐中去呢？我想做類似的大多數(shù)接觸的是專業(yè)基礎(chǔ)課。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)基礎(chǔ)課的理論面，如作業(yè)就為我們提供了良好的實(shí)踐平臺。在做本次課程設(shè)計的過程中，我感觸最深的當(dāng)屬查閱了很多次設(shè)計書和指導(dǎo)書，以及大量的網(wǎng)絡(luò)資料。為了讓自己的設(shè)計更加完善，更加符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，一次次翻閱指導(dǎo)書是十分必要的，同時也是必不可少的。本次課程設(shè)計為我們搭建了一個很好的平臺在理論和實(shí)際之間。? 另外，課堂上也有部分知識不太清楚，于是我又不得不邊學(xué)邊用，時刻鞏固所學(xué)知識，這也是我作本次課程設(shè)計的第二大收獲。整個設(shè)計我基本上還滿意，由于水平有限，難免會有錯誤，還望老師批評指正。由此我可用更好地了解到自己的不足，以便課后加以彌補(bǔ)。 參考文獻(xiàn) [1]百度文庫 [2]康華光，鄒壽彬等.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分(第五版)[M].高等教育出版社.2005.7:454-461.