要把 LM393 这玩意儿搞懂,先得明白它到底是个啥。别被名字骗了,它实际上是个对称运放,也就是双运放。
这个“双”字是关键,出于它能与此同时处理两个信号,别到时候把两个输入脚当成了一个信号源用,那后果绝对惨。 电路里的核心结构就俩:一个差分放大器,外加两个输出级。它看起来像个三明治,中间夹着那个运放,上下各包了一层缓冲级,分别接在电源正负极上。
这种设计叫“虚短虚地”,在理想状态下,差分放大器的两个输入端电压简直相等,与此同时两个输出端的电压也简直相等。 实际上动手拆图会发现,LM393 的引脚排列有点“搞心态”。
一般运放都是双端输出,但 LM393 是个单端输出。它有两个输出引脚,A 脚和 B 脚,这两个脚实际上都连着同一个运放晶体管的两个集电极。A 脚对应正电源,B 脚对应负电源。
故此要是你接个信号源,得把信号加在 A 脚上;要是想测负电源那边的电压,得加在 B 脚上。别搞反了,这是新手最好办踩的雷。 再说说输入端。差分放大器的两个输入脚,一个标着反相,右边那个是;一个标着同相,左边那个是。
这里有个易错点,大量人习惯把那个“同相”的脚当成输入端,认定“同”就是输入。但实际上,同相输出脚是运放的输出端,负责把信号放出来。真正的输入是在左右两个脚之间。
要是你不小心把两个输入信号都加到了同一个脚上,那就是串输入,输出波形会变成两个信号的叠加,就连可能打架,得仔细核对引脚定义。 为了让你更直观地理解,我们来看个具体例子。假设你有一路音频信号,想让它和另一路反过来。先别急着上电,先把电路复位,运放处于线性区,输出是固定的。
这时候,你把音频信号接到 A 脚,对地耦合电容接在两个输入脚之间。电容另一端分别接到两个输入脚,这样电容两端的电压就是输入电压,但输入端本身没有电压。 把直流偏置电压加到浮空的 C 脚上。
这个 C 脚是差分放大器的参考点,对地电压设为 0V。
这时候,要是把一个直流偏置电压加到 B 脚,你会发现 A 脚的电压保持不变。
这是出于运放的虚短特性,两个输入端的电压差被放大电路放大了,输出端会努力维持这个差值。 这时候再试个音频信号。把音频信号加到 A 脚,对地接电容在 B 脚。你会发现 B 脚输出变成了音频信号的反相波形。
为啥呢?出于 C 脚是浮空的,运放输出会努力维持两个输入端的电压差恒定。
既然 A 脚在变,B 脚的电压就得跟着让 A 脚保持和 C 脚的电压差。出于 C 脚是 0V,故此 B 脚务必跟着 A 脚走,结局就是反相。 要是这时候把 C 脚接地呢?那 C 脚电压就是地电位,运放为了维持地电位和 A 脚之间的差值信号,A 脚的电压也得跟着变成反相波形。
这说明甭管哪个脚接地,只要有一个输入脚有信号,另一个脚就能用反相输出。 这里还有个细节,就是输出引脚的选择。
既然 LM393 是单端输出,你就得选对 A 还是选对 B。
要是你把信号源加在 A 脚,输出从 A 脚出来,那是整个的单端输出,没难题。但要是你把信号源加在 B 脚,输出从 A 脚出来,那输出就只剩下了 A 脚对地的电压,B 脚没信号,这就不对了。
故此,输出引脚一定要接在信号源加的那个电源前的脚上。 最终总结一下。LM393 就是个能与此同时做两个信号处理器的双运放。它的输入端挺灵活,能够在线性区做加法、减法、比较,就连比较器功能。输出端要注意,单端输出拍板了信号从哪儿来。
只要搞清楚虚短虚地的概念,别搞错输入和输出脚的对应关系,你就不会错。