LM339N Dörtlü Komparatör Entegresi DIP-14

LM339N, tek bir DIP-14 kılıf içerisinde dört adet bağımsız gerilim komparatörü barındıran analog entegredir. İki farklı gerilim seviyesini karşılaştırarak girişler arasındaki ilişkiye göre çıkış durumunu değiştirmek için kullanılır.

Sensör eşik algılama, batarya gerilimi kontrolü, ışık ve sıcaklık seviye algılama, alarm sistemleri, sıfır geçiş algılama ve analog sinyallerin dijital kontrol seviyelerine dönüştürülmesi gibi birçok elektronik uygulamada kullanılabilir.

Dört bağımsız komparatör kanalının aynı entegre içerisinde bulunması sayesinde tek bir LM339N ile birden fazla gerilim seviyesi veya sensör sinyali aynı anda kontrol edilebilir.

Teknik Özellikler

• Model: LM339N
• Entegre Tipi: Dörtlü Gerilim Komparatörü
• Komparatör Sayısı: 4 bağımsız kanal
• Çıkış Yapısı: Open-Collector
• Tek Besleme Gerilimi: 2V – 36V
• Çift Besleme Kullanımı: ±1V – ±18V
• Giriş Ortak-Mod Gerilim Aralığı: GND seviyesini kapsar
• Maksimum Giriş Offset Gerilimi: 5mV
• Tipik Yayılma Gecikmesi: Yaklaşık 1.3µs
• Düşük güç tüketimli yapı
• Kılıf Tipi: DIP-14 / PDIP-14
• Pin Sayısı: 14
• TTL, CMOS ve mikrodenetleyici girişleriyle kullanılabilecek çıkış yapısına sahiptir

LM339N Pin Dizilimi ve Örnek Komparatör Devresi

Yukarıdaki görsel LM339N'nin DIP-14 pin dizilimini ve birinci komparatör kanalı kullanılarak oluşturulan temel gerilim karşılaştırma devresini göstermektedir. Örnek devrede +5V besleme, 2.5V referans gerilimi ve open-collector çıkış için 10kΩ pull-up direnci kullanılmaktadır.

LM339N Pin Bağlantıları

• Pin 1 – OUT1: Birinci komparatör çıkışı
• Pin 2 – OUT2: İkinci komparatör çıkışı
• Pin 3 – VCC+: Pozitif besleme bağlantısı
• Pin 4 – IN2−: İkinci komparatör tersleyen girişi
• Pin 5 – IN2+: İkinci komparatör terslemeyen girişi
• Pin 6 – IN1−: Birinci komparatör tersleyen girişi
• Pin 7 – IN1+: Birinci komparatör terslemeyen girişi
• Pin 8 – IN3−: Üçüncü komparatör tersleyen girişi
• Pin 9 – IN3+: Üçüncü komparatör terslemeyen girişi
• Pin 10 – IN4−: Dördüncü komparatör tersleyen girişi
• Pin 11 – IN4+: Dördüncü komparatör terslemeyen girişi
• Pin 12 – GND / V−: GND veya negatif besleme bağlantısı
• Pin 13 – OUT4: Dördüncü komparatör çıkışı
• Pin 14 – OUT3: Üçüncü komparatör çıkışı

Komparatör Nedir ve Nasıl Çalışır?

Komparatör, iki analog gerilimi karşılaştırarak hangi girişin daha yüksek olduğunu belirleyen elektronik devredir. LM339N üzerindeki her kanal bir adet tersleyen giriş (−), bir adet terslemeyen giriş (+) ve bir adet çıkıştan oluşur.

Bir girişe sabit referans gerilimi, diğer girişe ise sensör veya ölçülecek analog sinyal uygulanabilir. Giriş sinyalinin referans seviyesinin üzerine veya altına geçmesiyle komparatör çıkış durumu değişir.

Bu özellik analog bir sensör değerinin belirlenen seviyeyi geçip geçmediğini tespit etmek için oldukça kullanışlıdır.

Örnek 2.5V Referans Gerilimi

Görselde R1 ve R2 dirençleri 10kΩ seçilerek +5V beslemeden yaklaşık 2.5V referans gerilimi oluşturulmaktadır.

VREF = 5V × 10kΩ / (10kΩ + 10kΩ) ≈ 2.5V

Bu 2.5V referans gerilimi komparatörün tersleyen girişine uygulanırken Vin sinyali terslemeyen girişe bağlanmıştır.

Vin değeri 2.5V referans seviyesini geçtiğinde komparatörün open-collector çıkış transistörü kesime gider ve pull-up direnci sayesinde Vout seviyesi HIGH durumuna yükselir. Vin referans seviyesinin altına düştüğünde ise çıkış transistörü iletime geçerek Vout hattını GND seviyesine doğru çeker.

Open-Collector Çıkış Yapısı

LM339N'nin çıkışları open-collector yapıdadır. Bu nedenle entegre çıkışı kendi başına pozitif HIGH gerilimi üretemez. Çıkışın doğru çalışması için pozitif bir besleme hattına pull-up direnci bağlanması gerekir.

Görselde bu amaçla 10kΩ pull-up direnci kullanılmıştır. Pull-up direncinin değeri kullanılacak lojik gerilim, çıkış akımı ve devrenin hız gereksinimine göre farklı seçilebilir.

Open-collector yapı sayesinde komparatör çıkışı uygun pull-up gerilimi kullanılarak mikrodenetleyici, dijital lojik veya farklı elektronik kontrol devreleriyle kolayca kullanılabilir.

Dört Bağımsız Komparatör Kanalı

LM339N içerisinde dört bağımsız komparatör bulunur. Tüm kanallar ortak besleme bağlantılarını kullanırken giriş ve çıkışları birbirinden bağımsızdır.

Örneğin dört kanal kullanılarak aynı analog gerilim dört farklı eşik değeriyle karşılaştırılabilir. Böylece düşük, orta, yüksek ve kritik seviye gibi farklı durumlar tespit edilebilir.

Aynı şekilde dört farklı sensör sinyali tek bir LM339N kullanılarak bağımsız şekilde izlenebilir.

Sensörlerle Kullanım

LM339N analog çıkış üreten birçok sensör ve ölçüm devresiyle birlikte kullanılabilir. Sensörden gelen analog gerilim belirlenen bir referans değeriyle karşılaştırılarak eşik algılama işlemi gerçekleştirilebilir.

• LDR ile ortam ışık seviyesinin algılanması
• NTC ile sıcaklık eşik kontrolü
• Akım sensörü ile aşırı akım algılama
• Gerilim bölücü ile batarya seviyesi kontrolü
• Basınç veya analog sensör çıkışlarının eşik kontrolü
• Su seviyesi ve benzeri sensör uygulamaları

Batarya Gerilimi Kontrolü

LM339N, batarya ve güç kaynağı gerilimlerini belirlenen eşik değerleriyle karşılaştırmak için kullanılabilir. Ölçülecek yüksek gerilim uygun bir gerilim bölücü yardımıyla komparatörün çalışma seviyesine düşürülebilir.

Birden fazla komparatör kanalı kullanılarak batarya için farklı gerilim eşikleri belirlenebilir ve LED göstergesi, alarm veya mikrodenetleyici giriş sinyali oluşturulabilir.

Histerezis ile Kararlı Anahtarlama

Giriş sinyali referans gerilimine çok yakın olduğunda veya üzerinde elektriksel gürültü bulunduğunda komparatör çıkışı kısa süre içerisinde birden fazla kez durum değiştirebilir.

Devreye uygun bir pozitif geri besleme direnci eklenerek histerezis oluşturulabilir. Böylece açma ve kapama için iki farklı eşik seviyesi meydana gelir ve daha kararlı bir anahtarlama sağlanabilir.

LM339N ve Op-Amp Arasındaki Fark

LM339N bir operasyonel amplifikatör değil, komparatör entegresidir. Op-amp devreleri analog sinyalleri lineer olarak yükseltmek ve işlemek için tasarlanırken komparatörler temel olarak iki gerilim seviyesinin karşılaştırılması için kullanılır.

Örneğin LM324N sensör sinyalini yükseltmek için kullanılabilirken LM339N aynı sensör sinyalinin belirlenen eşik seviyesini geçip geçmediğini tespit etmek için kullanılabilir.

Tek ve Çift Besleme ile Kullanım

LM339N geniş besleme gerilimi aralığı sayesinde tek veya çift beslemeli devrelerde kullanılabilir. Tek beslemeli uygulamalarda Pin 3 pozitif beslemeye, Pin 12 ise GND hattına bağlanır.

Giriş ortak-mod gerilim aralığının GND seviyesini kapsaması, özellikle tek beslemeli sensör ve kontrol devrelerinde kullanım kolaylığı sağlar.

DIP-14 Kılıfın Kullanım Avantajı

LM339N'nin DIP-14 kılıfı breadboard, delikli pertinaks ve soketli PCB uygulamalarında kolay kullanım sağlar. Bu nedenle elektronik eğitimleri, prototip geliştirme çalışmaları ve laboratuvar uygulamalarında tercih edilebilir.

DIP yapısı sayesinde entegre lehimlenmeden breadboard üzerinde denenebilir veya PCB üzerinde DIP-14 entegre soketi kullanılarak kolayca değiştirilebilir.

PCB ve Devre Tasarımında Dikkat Edilmesi Gerekenler

• Pin 3 VCC+ pozitif besleme bağlantısıdır
• Pin 12 GND veya negatif besleme bağlantısıdır
• Open-collector çıkışlar için uygun pull-up direnci kullanılmalıdır
• Besleme pinlerinin yakınına uygun bypass kondansatörü yerleştirilmesi önerilir
• Referans gerilimi hattı mümkün olduğunca kararlı ve düşük gürültülü tasarlanmalıdır
• Analog giriş yolları yüksek akımlı ve hızlı anahtarlama hatlarından uzak tutulmalıdır
• Giriş gerilimlerinin entegrenin izin verilen ortak-mod aralığında kalmasına dikkat edilmelidir
• Kullanılmayan komparatör girişleri kontrolsüz şekilde boşta bırakılmamalıdır

Kullanım Alanları

• Gerilim karşılaştırma devreleri
• Sensör eşik algılama uygulamaları
• Batarya ve akü seviye kontrolü
• Düşük gerilim algılama devreleri
• Yüksek gerilim algılama devreleri
• LDR ışık kontrol devreleri
• Sıcaklık eşik algılama
• Akım seviye algılama
• Alarm ve uyarı sistemleri
• Sıfır geçiş algılama
• LED seviye göstergeleri
• Mikrodenetleyici giriş devreleri
• Analog-dijital eşik dönüştürme uygulamaları
• Endüstriyel kontrol sistemleri
• Elektronik eğitim ve deney devreleri
• Prototip ve hobi elektroniği uygulamaları

Paket İçeriği

• 1 Adet LM339N Dörtlü Komparatör Entegresi DIP-14