比较器(LM393)可以用作放大器吗?

电器工程 运算放大器 放大器 比较器 麦克风
2022-01-11 14:07:16

我见过使用 LM393 并声称具有放大功能的麦克风模块(如下面的那个)。

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我已经查看了这部分,它是一个比较器。我读过运算放大器可以用作比较器,但我不明白是否也可以使用其他方式。我的理解是比较器只输出V+或Gnd。

比较器或这个 LM393 可以专门用作麦克风信号的放大器吗?规范中的哪些参数将使这种比较器适用于放大器?

更新
我已经跟踪了模块上的连接并制作了示意图。这是基于我的最大努力,可能不准确。似乎在这种情况下,LM393 不用于放大模拟输出,只是为了将其数字化。我想一般问题仍然存在。

示意图

4个回答

分别查看 LM324(常规运算放大器)和 LM393(比较器)数据表中显示的内部基本原理图:-

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输入级都非常相似,但第一个大区别是 LM324 运算放大器内部的内部补偿电容器(显示为周围有一个红色框)。这种补偿将确保使用常规类型的负反馈(包括将输出直接连接到反相输入的典型最坏情况),LM324 运算放大器不会变得不稳定和振荡。

LM324 中的 Q10 和 Q11 只是射极跟随器,因此没有来自这些晶体管的“额外增益”(也就是潜在的额外稳定性问题),而 Q12(LM324)的行为将与 LM393 中的 Q7 非常相似,即产生很多的电压增益。

显然,输出级与使用推挽射极跟随器(无增益)的 LM324 非常不同,而 LM393 具有由 Q8 形成的另一个高增益共射极级。

因此,简而言之,LM324 具有频率补偿功能,可实现多种反馈配置,而 LM393 没有这种补偿功能,而且从稳定性的角度来看,更糟糕的是,它还具有进一步的电压增益阶段。

如果您将数据表的原理图作为两个芯片内部的良好指南,您必须得出结论,应用“正常”数量的负反馈(以制作常规运算放大器型放大器)将导致振荡或显着不稳定特别是在低闭环增益的问题。

进一步查看数据表的细节,LM393 的最小电压增益为每毫伏输入 50 V,而 LM324 仅为每毫伏输入 15 V。这证实了数据表中的原理图暗示的更高增益(对于 LM393)的怀疑。

说了这么多,总是有将比较器变成放大器的方法,但是 LM393 数据表中没有足够的线索暗示一种可靠的方法。

您在 eBay 上看到的 LM393 模块并不是麦克风放大器。

它们被宣传为声音检测模块,可提供(或多或少)数字输出。

该模块上有一个LM393,并被宣传为声音检测器。它具有低电平有效输出,与 LM393 的功能相匹配 - LM393 只能下拉。

作为麦克风放大器,它对你没有任何好处。那不是它的工作,而且(奇迹般地)它被宣传为做它实际上有益的事情。


由于 LM393 是一个双比较器,带有模拟输出的 LM393 模块很可能将第二个比较器用作麦克风的(坏)放大器。


通过添加的原理图,您可以看到 393 根本没有在这些模块中用作放大器。

正如我所怀疑的,AO 直接来自麦克风。

两个比较器根据麦克风拾取的音量提供简单的开/关信号。

比较器缺乏补偿,因此,一般情况下,它不能稳定地用作单位增益的放大器(如果有的话),这取决于内部结构。

然而,在 LM393 的特殊情况下,可以通过在输出中添加 BFC 将其用作非常糟糕的运算放大器。(我相信数据表中缺少 \$\mu\$并且电容器值应该是 0.5uF - 这不是C电容器上的B ig 和F。)。

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这仅是可能的,因为 LM393 系列内部的电路非常简单,因此通常用于运算放大器的内部节点可以有效访问。

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当您首先发布问题时,我非常想知道为什么将比较器用作放大器(即使有可能),因为有些运算放大器与 LM393 一样便宜,但肯定会做得更好。所以这没有意义。

一个想法是,比较器用于 \$\Delta\Sigma\$ 转换器,以将信号转换为简单的数字形式,该形式对干扰具有鲁棒性。

这就是我要求原理图的原因。
现在您已经提供了原理图,我们看到它不是用于将其放大为模拟信号,而是将其转换为简单的数字信号。这对于一些足以检测一个主要声音频率的存在或作为传感器仅检测任何噪声的存在的应用可能很有用;但我不会称之为声音信号的放大。

所以问题仍然存在:据称在板上的放大在哪里?

显然,它们是指大多数驻极体麦克风胶囊集成的 JFET(甚至是完整的 IC):

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图片取自该文件