Open-Collector-Ausgang des LM393

analoge Spannungen vergleichen und Schaltvorgänge auslösen

Der LM393 ist ein sehr häufig verwendeter OP und wird vielfach eingesetzt, wenn es darum geht, analoge Spannungen zu vergleichen und Schaltvorgänge auszulösen.
Der Baustein kann mit einfacher und doppelter (+/-) Spannungsversorgung betrieben werden. In den folgenden Schaltungen wird der LM393 mit einer einfachen Spannungsversorgung von +5V betrieben.

Da der LM393 einen Open-Collector-Ausgang besitzt, hat er eine etwas andere Außenbeschaltung. Der Ausgang muss mit einem Pull-up-Widerstand (R3 mit 3...10kOhm) auf +VCC gezogen werden.

 

Grundschaltung:

Die Grundschaltung ist ein nicht invertierender Komparator (ohne Hysterese) und ohne Last am Ausgang.
Der Komparator vergleicht zwei Eingangsspannungen (Vin und Vref) miteinander. Vref ist die Referenzspannung, welche z.B. mit einem Spannungsteiler frei gewählt werden kann.
In dem Moment, wo die Eingangsspannung Vin die Referenzspannung Vref übersteigt, kippt der Ausgang auf das positive Maximum VCC. Wird die Referenzspannung wieder unterschritten, kippt der Ausgang auf sein negatives Maximum, in diesem Fall 0V zurück.

Wird ein Lastwiderstand am Ausgang angeschlossen, wird die Höhe der Ausgangsspannung durch das Verhältnis R3 / RLast bestimmt. Ist der Lastwiderstand z.B. gleich groß wie der Pull-up-Widerstand R3, so halbiert sich die Ausgangsspannung. Um eine möglichst hohe Ausgangsspannung nahe +VCC zu erhalten, muss der Lastwiderstand hochohmig gegenüber dem Wert von R3 gewählt werden.

invertierender Komparator

 

Schaltungsbeispiel mit eingestellter Referenzspannung von 2,5V

In der folgenden Schaltung wird die Referenzspannung am invertierenden Eingang mittels Spannungsteiler R4 und R5 auf VCC/2 = 2,5V eingestellt.
Wenn die Eingangsspannung Vin die Spannung von 2,5V übersteigt, kippt die Ausgangsspannung auf +VCC = 5V.

Komparator LM393 Schaltungsbeispiel