第1页lm111/lm211/lm311 电压比较器
2001年1月
lm111/lm211/lm311 电压比较器
1.0 综述/一般性描述/整体的描述
lm111、lm211 与 lm311 是电压比较器，它们的输入电流是 lm106 或 lm710 的千分之一。它们被设计成宽工作电压范围：从标准运算放大器的 ±15v 到逻辑 ic 所使用的单 5v。它们的输出兼容于 rtl、dtl、ttl 及 mos 电路。而且，它们能够驱动灯或者延迟器，在电流为高达 50ma 时，开关电压高达 50v。
lm111、lm211 与 lm311 的输入端与输出端都与系统地隔离，输出端能够驱动参考地的负载，正电源或者负电源。支持平衡补偿与闸门能力，输出端可以是线或逻辑。虽然比 lm106 与 lm710 慢（响应时间：200ns vs 40ns），但不易产生自激振荡。lm111 的脚位兼容于 lm106 与 lm710。
lm111、lm211 与 lm311 的区别，lm111 的工作温度是从 -55℃ 到 +125℃，lm211 的工作温度是从 -25℃ 到 +85℃，lm311 的工作温度是从 0℃ 到 +70℃。
2.0 特征
单 5v 供电
输入电流：最大为 150na。过热
补偿电流：最大为 20na。过热
差分输入电压范围：±30v
功耗：在 ±15v 的时候为 135 mw
3.0 典型应用（笔记3）
平衡补偿
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strobing
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注意：不要将 strobe 脚接地。在 strobe 脚被拉低时，输出端会被关闭。
增加输入级电流（笔记1）
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笔记 1：增加典型的共模，就会从 7.0v/us 旋转到 18v/us。
磁性传感器的检测器
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(c) 2004 national semiconductor corporation ds005704
www.national.com第4页5.0 lm311 的最大绝对额定值（注释12）
如果需要军规/航空航天的器件，请联系国家半导体的营业部/分销商，以获取相关信息和规格书。
总电压（v84） 36v
对地输出（v74） 40v
地对负电源（v14） 30v
差分输入电压 ±30v
输入电压（注释13） ±15v
功耗（注释14） 500mw
esd 等级（注释19） 300w
输出端短路耐受时间 10 sec
工作温度范围 0℃ to 70℃
存储温度范围 -65℃ to 150℃
焊接温度（锡焊，10秒） 260℃
strobe 脚的电压 v+ - 5v
锡焊信息
双列直接
焊接（10秒） 260℃
小体积封装
回流焊（60秒） 215℃
红外线（15秒） 220℃
lm311 的电气特征（注释15）
注释12：“绝对最大额定值指的是：可能会导致器件损坏的极限。工作等级指的是：器件正常工作的环境，但不保证特定性能的极限。”
注释13：本级别适用于 ±15v 供电的情况。输入的正电源的上限为比负电源高30v。输入的负电源的上限为比正电源低 30v。
注释14：lm311 的最高结温是 110℃。如果在高温下工作，h08 封装的器件的热阻必须在 165℃/w 的基础上降级，在器件外表面得结温，甚至只有 20℃/w。双列直插的器件的外周热阻是 100℃/w。
注释15：除非另有说明，这些规格适用于 vs = ±15v，1 脚接地，0℃<t(a)<+70℃。补偿电压、补偿电流与偏置电流的规格适用于从单 5v 到 ±15v供电的任何电源电压。
注释16：补偿电压与补偿电流给出了所必需用来驱动输出——任一电源的1v电压来带动1ma 的负载——的最大值。因此，在考虑到最坏情况下的电压增益与 rs，这些参数定义了一个误差范围。
注释17：响应时间定义（参见定义）为：输入步进为100mv，并且有5mv的误差。
注释18：本规格给出了从闸门脚到确保输出被禁用所必需的电流的范围。不要短接闸门脚到地，它所需要的驱动电流为 3-5ma。
注释19：所使用的人体模型为：1.5kΩ 的电阻串上 100pf 的电容。
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7.0 lm311 典型的工作特性（接上页）
漏电流
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8.0 应用建议
8.1 在使用比较器的时候避免自激振荡的布板技巧
像 lm111 这样的高速比较器用在变化迅速的输入信号和低电源阻抗的场合下，它的输出响应通常将会既快且稳，假定电源被旁路了（使用0.1uf的电容），并且输出信号线布得远离输入信号线（第2引脚和第3引脚），且同样远离第 5 脚和第 6 脚。
可是，当输入信号有一个电压梯度或者是慢正弦波，或者假如信号源阻抗高（从1kΩ到100kΩ），比较器可能会在某个交点附近突然进入自激振荡状态。这是由于像 lm111 这样的比较器，增益高、带宽宽。为避免自激振荡，或不稳定的使用，推荐采用如下的预防措施，如下面的图 1 所示：
1、trim 脚（第5脚和第6脚）表现得像多余的的辅助输入。假如这些引脚没有连接到 trim-pot，它们就要紧挨在一起。假如这些引脚连接到了 trim-pot 上，在第 5 脚和第 6 脚之间的0.01 uf 的电容 c1 ，将降低交流耦合的影响。假如第 5 脚被用作如图 1 所示的正反馈，就要使用更小的电容。
2、假如使用一个 100 pf 到 1000 pf 的电容 c2 来旁路输入引脚，某些源会产生一个干净的比较器输出波形。
3、通过电阻网络 rs 来使用信号源，通常优于选择一个同样的值的 rs'，不管是直流还是交流。有电感的线绕电阻除外，碳膜电阻、锡氧化物电阻、金属膜电阻都可用于比较器的输入端电路。
4、在比较器电路中使用输入电阻情况下（比如：加电阻），它们的值与布板尤其需要注意。在所有情况下，电阻体要尽可能地靠近电路板或插座。换句话说，端头必须非常短，在比较器和电阻器之间的 pcb 上的铜箔片在发射或拾取干扰信号。同样适用于电容器、pots、……。例如，假如：rs =10 k，小到在电阻器与输入引脚之间的 5 英寸的端头，都可能会导致自激振荡，且非常难以抑制。紧紧地扭曲这些输入端是一个替代方案（次优选择）——靠近比较器来布电阻。
5、因为几乎是反馈到比较器的任何一个引脚都可能会导致自激振荡，pcb 的布局必须谨慎地处理。尤其应该在 lm111 电路下方要有地平面。例如，双层电路板的另一面。地平面（或者，正电源或负电源）应延伸到输出端与输入端之间以起到保护作用。板上输入端的连接器必须尽可能地小且被压紧，并且所有的面都必须被地包围，以避免任何高阶信号（例如输出端）的耦合电容。假如第 5 脚和第 6 脚未使用，它们要紧挨在一起。假如接 trim-pot 了，trim-pot 必须靠近 lm111，最多几英寸远，还要加 0.01 uf 的电容。假如未使用此电容，就必须在第 6 脚和第 7 脚之间画一条起屏蔽作用的 pcb 铜箔线。电源的旁路电容要布在 lm111 附近几英寸内的地方。（一些别的比较器要求电源的旁路电容靠近比较器。）
6、这是一个标准步骤，在比较器周围使用延迟器（正反馈）来防止自激振荡，并且可以避免在输出端产生过多的噪声，因为比较器同样能够非常完美地放大它自己所产生的噪声。在图 2 的电路里，从输出端到正输入端的反馈，将导致 3 mv 的延迟。可是，当 rs 大于 100Ω时，如 50 kΩ，简单地增加正反馈的电阻的值使它超过 510 kΩ就不合适了。图 3 的电路也能用，但非常不方便。参见如下图 7 所示的应用笔记：
www.national.com第11页lm111/lm211/lm311
8.0 应用建议（接上页）
7、当 lm111 的 2 个输入端都有信号输入时，或者是一个高阻抗的信号在驱动 lm111 的正输入端，产生的正反馈将会是灾难性的，如图 1 所示的电路是完美的。正反馈连接到了第 5 脚的（其中的一个补偿调整脚）。在输入从几 hz 到 几百 hz 的三角波的情况下，足以产生 1 到 2 mv 的迟滞与锐变。正反馈信号接到 82Ω 的电阻上，在正电源以下 240 mv 波动。这个信号的中心电压是第 5 脚的名义电压。因此，这个反馈没有加到比较器的 vos 上。通过使用如图所示的 5 kΩ 的 pot 和 3 kΩ 的电阻，可以平衡多达 8 mv 的 vos。
8、这些应用笔记适用于如下比较器：lm111、lm211、lm311，与 lf111 家族/系列，适用于所有的通用的高速比较器，（例外：不是所有的比较器都有 trim 脚）。
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脚位连接显示了 h08 封装的 lm111h
图 1 增强的正反馈
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脚位连接显示了 h08 封装的 lm111h
图 2 常规的正反馈
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