LM311DR一、器件概述

LM311 是一顆通用型高速電壓比較器，具備開集電極輸出，支持單電源或正負雙電源供電。LM311DR 為其 SOIC-8 封裝（TI 的 DR 封裝代碼），常用于零交叉檢測、窗口比較、過壓/欠壓檢測、振蕩器、脈寬/頻率調(diào)制等模擬前端電路。

封裝：SOIC-8（DR）

品牌/系列：TI LM311

輸出結(jié)構(gòu)：開集電極（OC），帶集電極和發(fā)射極引腳，便于上拉到獨立邏輯電源

典型特性：響應(yīng)快、輸入共模范圍寬、可實現(xiàn) TTL/CMOS 兼容輸出

二、核心功能

比較輸入端

?

的電壓大小，輸出開關(guān)狀態(tài)

通過外接上拉電阻，實現(xiàn)對不同電源電壓邏輯（3.3 V/5 V/更高）兼容

支持單電源（如 5 V、12 V）或雙電源（±5 V、±12 V）工作

可外接正反饋電阻，形成遲滯（施密特特性）以提升抗噪與抖動抑制

具參考端/發(fā)射極引腳，用于構(gòu)建電平移位、開漏有源拉低等拓撲

三、主要電氣參數(shù)（典型/范圍）

供電電壓：

單電源：

±2.5 ～ ±15 V，最大總差不超過 36 V

輸入特性：

差分輸入電壓范圍：±30 V（不超過電源極限）

輸入共模范圍：接近負端（地/負電源），距離正端留裕量；實際以數(shù)據(jù)手冊圖限為準(zhǔn)

輸入失調(diào)電壓：約 2 mV（典型），上限視檔次而定

輸入偏置電流：約 250 nA（典型量級）

速度與動態(tài)：

響應(yīng)延遲（10 mV overdrive）：~200 ns 量級（與上拉和過驅(qū)動相關(guān)）

上升/下降沿由上拉電阻與負載電容決定（OC 輸出）

輸出能力：

晶體管集電極允許灌電流：可達 50 mA（峰值需看熱限制）

最大集電極-發(fā)射極電壓

?

：約 36 V

輸出低電平壓降：與灌電流相關(guān)，典型數(shù)十至數(shù)百 mV

功耗與溫度：

靜態(tài)電流：幾毫安量級

工作溫度：-40 ℃ ～ +85 ℃（工業(yè)級）

注：不同廠商版本或批次參數(shù)會有細微差異，設(shè)計前以最新官方數(shù)據(jù)手冊為準(zhǔn)（TI：LM311，封裝代碼 DR）。

8：平衡/失調(diào)調(diào)零（部分版本用于失調(diào)微調(diào)）

說明：不同版本的 5/8 腳命名略有差別，按所用數(shù)據(jù)手冊核對。

五、典型應(yīng)用電路

施密特觸發(fā)（遲滯比較器）

在輸出與同相輸入間加正反饋電阻

?

，與輸入分壓電阻配合，設(shè)置上/下閾值，提升抗抖動能力。

上拉電阻

?

取 2.2 kΩ～10 kΩ 常見，視負載與速度折中。

零交叉檢測/過零比較

同相輸入接地或參考點，反相輸入接被測信號（或相反），用于 AC 波形過零點檢測。

若有高頻噪聲，加入小電容并聯(lián)于反饋或輸入側(cè)，形成 RC 濾波。

窗口比較器

兩個比較器構(gòu)成上/下閾值窗口，LM311 可與另一個比較器配合；或用雙比較器器件實現(xiàn)。

電平轉(zhuǎn)換與隔離

開集電極輸出可上拉至與模擬電源不同的邏輯電源（如 3.3 V MCU），實現(xiàn)跨電平接口。

與光耦、繼電器或小功率 MOSFET 搭配，用作過壓/過流保護觸發(fā)。

簡易振蕩/方波發(fā)生

借助 RC 網(wǎng)絡(luò)和正反饋構(gòu)成弛張振蕩器，輸出方波或脈沖。

六、設(shè)計要點與選型建議

上拉電阻：數(shù)千歐到十千歐范圍常用。阻值越小，上升沿越快，但靜態(tài)功耗與灌電流增大。

輸入保護：當(dāng)輸入可能超出供電軌，需串限流電阻與鉗位二極