LM31 芯片工作事理+LM311 精确运用方法图文+电路案例带你搞定_暗记_旗子

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本日是LM311芯片，紧张因此下几个方面：

LM311 是一款高性价比的电压比较器，常用于漏水检测、灯光掌握等多种比较器电路中，紧张采取 8 引脚封装。

LM311实物图

LM311 引脚功能图

下面为 LM311 比较器的引脚功能：

LM311 引脚功能

LM311 可在 -15V 至 +15V 的宽电压范围内事情，并且可为 IC 逻辑供应高达 5V 的单电源电压。
反相或同相电压范围必须在输入共模电压范围内。
非反相输入电压施加在引脚号，并在引脚号反相。

针脚 5 和 6 用于偏移平衡和调度频闪功能，负直流电源电压施加在引脚号4 和引脚 8 处的正极。
如果不应该利用这些引脚，则将它们短路在一起或保持开路。
这两个条件都可以接管。

始终建议不要将选通引脚直接接地，输出在 COL OUT 处得到，即引脚号7 ，而引脚号1 接地。
为了最小化噪声，该当在电源和地之间连接一个旁路电容。
该电容未包含在引脚号4 。
如果 LM311 利用单电源供电。
在这种情形下它常日接地。
LM311的简化事理图如下：

LM311的简化事理图

LM311 是常用的线性比较器，广泛用于比较电路中。
但是，LM311 在运用中常常会涌现意想不到的问题，即输出的脉冲旗子暗记并不像理论剖析的那么空想，而是在输出脉冲的前后沿附近涌现高频振荡。

当高速比较器用于高速输入旗子暗记和低源阻抗输入旗子暗记时，正常的输出相应该当是快速和稳定的。
但是，当输入旗子暗记为慢速变革旗子暗记或高阻抗旗子暗记源（1.0KΩ-10KΩ）时，比较器可能会在比较阈值点溘然振荡，这是由比较器的高增益和宽带引起的，而滋扰的存在也是造成这种振荡的直接缘故原由之一。
在运用中，为避免这种振荡和不稳定，因此，必须把稳这种情形，只管即便避免或肃清高频振荡。
下面提出几种避免和战胜振荡的有效方法：

LM311电路图

输出脉冲前的高频振荡

输出脉冲后的高频振荡

1、元器件的合理选择

合理支配构造振荡的产生与构造的支配有很大关系。
最好让输出旗子暗记阔别输入引脚，也阔别两个平衡引脚，由于反馈旗子暗记感应或打仗任何引脚都可能引起振荡。
如果比较器在输入端利用电阻，则其位置和值须要考虑清楚。
电阻应放在插座附近，阻值一样平常应小于10K（乃至更小），正负电源应加0.1μ的滤波电容滤除电源的滋扰，电容应靠近管脚放置。
平衡的两端要妥善处理，不该用时可以将它们短接在一起。
详细的可以参考 datasheet 利用。

2、增加输入旗子暗记的幅度

输入旗子暗记幅度的大小与振荡直接干系。
实验表明，旗子暗记幅度越小，频率越低，振荡的可能性越大。
下面将对上述结论进行简要剖析。
如果有一个过零比较器，它的输入旗子暗记是 Vi=V0sinω0t t=0 时旗子暗记的斜率是：

输入旗子暗记斜率公式

△t韶光内电压的变革量为：△Vi=K·△t=V0sinω0t，可见△Vi与V0、ω0成正比，即输入旗子暗记幅值越大，电压越高旗子暗记的频率，在Δt韶光内，V的幅值变革较大。
当dvi/dt足够大时，输入旗子暗记会很快超越比较门限，从而达到肃清振荡的目的。

由于比较器的输入电压范围一样平常较宽（例如LM311的电压输入范围为±30V），因此这种方法最大略、最可行。
实验证明，只要输入旗子暗记的幅度大于0.7V，就能在10Hz～60KHz范围内可靠事情。
如果电压幅值连续增加，事情范围可以扩展到低频端。

3、在比较器的输出端加一个滤波器

在比较器输出真个上拉电阻两端接一个适当容量的电容，对滤除和减少振荡有明显的浸染。
电容的容量应根据实验确定，电容的容量不宜太大，否则输出脉冲的前沿会变差。
在实验中创造，这种负面影响在频率较高时尤为严重。
使脉冲幅度变小，使后级计数器不能事情，情形见图。
因此，这种方法在运用上有一定的局限性，合理选用电容是运用这种方法的关键。

当然，劣化的前沿可以通过具有整形功能的74LS14来规复。
这种方法的负面影响是将原始脉冲前沿向后移动。
本设计中取电容C=0.01μ。
在系统哀求的范围内，电路中能可靠事情的上拉电阻值不宜太大。
在本设计中，R=510Ω。

较高频率下的脉冲幅度

4、采取滞后技能

在比较电路中，当输入旗子暗记达到比较电平时，比较器应立即翻转，但如果被测旗子暗记叠加一定量的滋扰，则可能导致比较器在比较电平附近振荡，如图如下图。

普通过零比较器的输出

具有滞后技能的输出

战胜比较器振荡的有效方法是采取迟滞技能，即在其同相端加入少量的正反馈，迟滞比较器的比较电平不再是单一电平，而是具有靠近原始比较电平的两个电压。
对付下面的的电路，上比较电平用V+H表示，下比较电平用V+L表示。

具有两个电平的电路

迟滞电压可以通过 R1 和 R2 来调节。
只要精确选择迟滞电压，就可以肃清比较电路的振荡征象。
因此抗滋扰能力大大提高，但迟滞电平△V的存在会使检测灵敏度变差。
因此，△V不宜过大，常日R 1≤R2，对付LM311比较器，加3mv的迟滞即可肃清电路中的振荡。

迟滞电压公式

总之，LM311在运用中涌现问题的缘故原由是多方面的。
因此，在利用时一定要慎重考虑，分别对待，只有这样，我们才能精确利用LM311。

LM311的一些技能指标和芯片特性包括：

更为详细的可以参考下面的图：

M311 芯片特性参数

1、LM311 电压比较器电路

LM311 电压比较器电路

LM311电压比较器电路图有以下特点和把稳事变：

电压比较器LM311共有8个引脚。
个中第7个管脚为输出，为集电极开路构造，即所谓集电极开路门，简称OC门。
它的浸染是知足一些分外的需求，比如驱动LED、灯、继电器，以及与以下数字电路的电平兼容。

因此，当该当输出高电平时，将不会得到高电平。
须要在正电源的7脚和8脚之间接一个电阻，比如1kΩ旁边，使集电极不再开路。

2、LM311 过零检测器电路

LM311 芯片最大略的运用之一是过零检测电路，如下图所示：

LM311 过零检测器电路

与其他比较器一样，如果同相输入真个电压大于反相真个电压，则输出比较器将为高电平。
否则，输出将为逻辑低电平。
我们可以利用相同的观点来设计过零检测电路。

在上面的示意图中，我们在同相输入端施加互换旗子暗记，并将反相输入端接地。
当同相输入真个旗子暗记达到零电压值时，两个输入引脚的电压幅度变得相等，你将在比较器的输出端看到一个脉冲，如下所示：

LM311 过零检测器电路

3、LM311气体检测电路

LM311 气体检测电路

集成电压比较器 LM311的 3端有5V的恒定输入。
由于传感器输出电流与室内气体（烟雾）浓度成正比，即：

I = kC

因此，我们可以利用传感器和电位器 1R 将气体浓度转换成电压旗子暗记输入到 LM311 的2号端子（即V=kC1R）。

电压比较器可以将仿照旗子暗记转换成二进制旗子暗记。
LM311 是一款低开环增益、大失落调电压、低共模抑制比的通用集成比较器，但相应速率快，传输延迟韶光短，可直接向单片机输入高电平旗子暗记。

从以上剖析可以看出，可以通过调节电位器的阻值来调节室内报警浓度的上限。

4、LM311光控电路

下面这个电路基于电压比较器集成电路LM311，IC1同相输入真个电阻 R3 和 R4 供应 6V 参考电压。
由于光敏电阻在阴郁中阻值可达数兆欧，当反相输入端电位为高电平，比较器为低电平时，Q1 不导通，继电器不吸合。

反之，由于光敏电阻点亮时的阻值为 5-10K，当反相输入端电位为低电平时，比较器输出为高电平，当 Q1 导通时，继电器吸合。
交流 LM311 输入+-，情形恰好相反。
通过调节 R1，我们可以设置启动继电器的照度。

LM311 光掌握器电路

5、LM311 漏水检测电路

漏水检测仪事理：当接水板的两个电极之间漏水时，两个电极之间的电阻值会发生很大的变革，从而可以检测出是否漏水。

桥式电路是通过比较方法丈量各种物理量的电路。
最大略的是由四个岔路支路组成的电路，每个岔路支路称为电桥的“臂”。
在实际的检测电路中，利用电桥电路在检测电阻方面的优秀特性，通过电压检测电桥来检测电阻值的变革。

LM311 漏水检测电路

可以认为漏水检测电极是一个可变电阻，作为电桥的一个岔路支路，别的三个岔路支路的阻值相同。
比电阻值可以根据漏水电极在有水和无水情形下的电阻值来确定。
范围应在有水时的电阻值和无水时的电阻值之间，中间值可作为剩余的三路电阻值。

在检测电桥中，如果检测电极没有漏水，则其电阻值较大，以是V+﹥V﹣，即V_id﹥0，V_out﹥0。

如果检测电极漏水，其电阻值较小，以是V+﹤V﹣，即：V_id﹤0，V_out﹤0。
这样就可以准确地检测出是否漏水。
换言之，电压比较器 LM311的输出电平的高低代表有无漏水。

泄露传感器 PCB

在设计 LM311比较器电路时要把稳，当高速比较器用于高速输入旗子暗记和低源阻抗输入旗子暗记时，正常的输出相应要快且稳定。

但当输入旗子暗记为缓变旗子暗记或高阻旗子暗记源时，比较器可能会在比较阈值点处振荡，这是由于比较器的高增益和宽带造成的，滋扰的存在也会造成这种情形。
直接缘故原由之一。
在运用中，我们必须避免这种振荡和不稳定。
振荡的产生与构造的排列有很大关系。

旗子暗记输出端应阔别输入引脚，也应阔别两个平衡端引脚。
正负电源应加滤波电容，滤除电源的滋扰，电容应靠近引脚放置。
增加输入旗子暗记的幅度以减少振荡的可能性。
在比较器的输出端拉一个电阻，两端接一个适当容量的电容，对滤波和减振有显著的浸染。

6、热传感器

利用LM311 IC的热传感器基本电路图

7、LM311构成的TTL逻辑电平接口电路

LM311构成的TTL逻辑电平接口电路

该电路可以将非标准输入旗子暗记变为符合规则逻辑电平哀求的脉宽旗子暗记，即高电平为5V，低电平为0V。

8、其他运用

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图片来源于小红书