Grundlegender Betrieb des LM339

Das LM339-Datenblatt sagt Folgendes:

Eine grundlegende Komparatorschaltung wird zum Umwandeln von analogen Signalen in eine digitale Ausgabe verwendet. Der Ausgang ist HIGH, wenn die Spannung am nichtinvertierenden Eingang (+IN) größer ist als am invertierenden Eingang (-IN). Der Ausgang ist LOW, wenn die Spannung am nichtinvertierenden Eingang (+IN) kleiner ist als am invertierenden Eingang (-IN). Der invertierende Eingang (-IN) wird allgemein auch als "Referenz"- oder "VREF"-Eingang bezeichnet. [...] Der Ausgang kann auch als einfacher SPST-Schalter gegen Masse verwendet werden (wenn kein Pullup-Widerstand verwendet wird).

Für Ihre Schaltung wird also der HIGH-Ausgang erhalten, wenn 9 V > Vin. Und der LOW-Ausgang wird im umgekehrten Fall 9 V < Vin erhalten (wie Sie sagten). Damit sich die LED einschaltet, muss der Ausgang höchstwahrscheinlich LOW sein [hängt von einigen anderen Dingen ab, die später besprochen werden].

Was die LOW-Ausgangsspannung ist, hängt davon ab, woran Sie den negativen Versorgungsstift des LM339 binden. Hier zeigt man das nicht. Ich vermute, es ist an die Masse Ihres Stromkreises gebunden, da der LM339 normalerweise so verwendet wird. Da der LM339 einen Open-Collector-Ausgang hat, hängt die HIGH-Ausgangsspannung nicht von seiner eigenen Versorgung ab. Sie könnten beispielsweise die positive Versorgung des LM339 auf nur 5 V einstellen und der HIGH-Ausgang beträgt immer noch ~ 12 V, wenn Vin über 9 V liegt.

Achten Sie jedoch darauf, den Gleichtakt-Eingangsspannungsbereich des LM339 zu überschreiten, wenn Sie so etwas tun. Wenn Vin zwischen (sagen wir) 0 und 12 variiert, variiert die Eingangsgleichtaktspannung [in Ihrer Schaltung] zwischen 4,5 V und 10,5 V. Letzteres wird in der Praxis Probleme bereiten, auch wenn es in der Simulation gut aussieht.

Das Datenblatt besagt, dass der gemeinsame Spannungsbereich die positive Versorgung des LM339 minus 1,5 V nicht überschreiten sollte. Wenn wir also in einer realen Schaltung eine 5-V-Versorgung für den LM339 verwenden, sollte die gemeinsame Eingangsspannung 3,5 V nicht überschreiten. Bob Pease hat einen ausgezeichneten Artikel darüber, wie weit man einen Komparator treiben kann. Beim LM339 müssen Sie die Versorgungsspannung so einstellen, dass nur einer der Eingangspins den Gleichtaktbereich nicht überschreitet. Wenn Sie also für eine 9-V-Referenz die LM339-Versorgung auf mindestens 10,5 V einstellen, kann der andere Eingang ohne Probleme von 0 V bis 36 V reichen.

Ich möchte eine Klarstellung für den LM339-Komparator hinzufügen. Dieser IC ist ein Open-Drain-Ausgangskomparator. Das heißt, wenn der nicht invertierende Eingang höher ist als der invertierende, wird der Ausgang schwebend und benötigt daher einen Pull-up-Widerstand, wenn er als Komparator verwendet wird. Wenn andererseits der invertierende Eingang höher ist als der nichtinvertierende, wird der Ausgang auf Masse gezogen, wodurch er in einen niedrigen Zustand versetzt wird. Quelle: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2901.pdf?ts=1636011964681&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F