تحلیل عمیق طرحبندی و فرآیند لحیمکاری LM393P
15 اکتبر 2025 با رشد مداوم تقاضا برای کاربردهای حساس به هزینه در کنترل صنعتی و الکترونیک مصرفی،مقایسه کننده های ولتاژ با عملکرد بالا و در عین حال اقتصادی در حال تبدیل شدن به اجزای اصلی در طراحی مدار اساسی هستندمقایسه کننده دیفرانسیل دوگانه LM393P که به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد، با طیف گسترده ای از ولتاژ (2V تا 36V) و ویژگی های خروجی کلکتور باز،یک راه حل اقتصادی و قابل اعتماد برای مقایسه ولتاژ برای کنترل موتور فراهم می کند، تشخیص سطح، و مدار های رابط سنسور.
I. معرفی تراشه
LM393P یک مدار یکپارچه یکپارچه است که دو مقایسه ولتاژ مستقل را ادغام می کند. این دستگاه دارای یک بسته استاندارد DIP-8 است که مصرف انرژی کم، دقت بالا،و طیف گسترده ای از ولتاژ های منبع برق، و به طور مستقیم با رابط های منطقی TTL، CMOS و MOS سازگار است.
ویژگی های اصلی و مزایا:
طیف گسترده ای از ولتاژ کار: یک منبع تغذیه 2V تا 36V، دو منبع تغذیه ±1V تا ±18V
جریان انحراف ورودی کم: به طور معمول 25nA
ولتاژ کم ورودی: معمولا ±2mV
خروجی جمع کننده باز: پشتیبانی از پیکربندی انعطاف پذیر سطح خروجی
طراحی کم مصرف: جریان خاموش تنها 0.4mA در هر مقایسه کننده (در Vcc = 5V)
II. پیکربندی پین و تحلیل عملکردی
خلاصه نوع بسته
بسته های استاندارد 8 پین: شامل فرمت های بسته های متعدد مانند DIP-8، SOIC-8 و TSSOP-8 است
بسته های بهبود یافته حرارتی: مدل های انتخاب شده دارای پد های حرارتی در پایین برای بهبود عملکرد تبعید گرما هستند
![]()
تعاریف تابع پین:
1. کانال 1 پیین های مرتبط
پین 1 (1OUT): مقایسه کننده A خروجی
ساختار خروجی کلکتور باز
نیاز به مقاومت کششی خارجی دارد
پین 2 (1IN-): مقایسه کننده A ورودی معکوس
پین 3 (1IN+): مقایسه کننده A ورودی غیر معکوس
2. کانال 2 پیین های مرتبط
پین 7 (2OUT): خروجی مقایسه کننده B
همچنین ویژگی های ساختار خروجی باز-جمع کننده
پین 6 (2IN-): ورودی معکوس مقایسه کننده B
پین 5 (2IN+): مقایسه کننده B ورودی غیر معکوس
![]()
طراحی پد حرارتی:
باید به طور مستقیم به پین GND متصل شود (Pin 4)
یک مسیر بهینه از بین بردن گرما را فراهم می کند
طراحی PCB باید شامل ریختن مس فراوان و راه های حرارتی باشد
ملاحظات اصلی طراحی
1. الزامات پیکربندی خروجی
تمام خروجی ها دارای ساختار جمع کننده باز هستند
مقاومت های خارج از کشش به تغذیه مثبت اجباری هستند
انتخاب مقادیر مقاومت کششی بر اساس الزامات بار و سرعت (مجموعه معمولی: 1kΩ تا 10kΩ)
2طرح جدا کردن منبع برق
خازن سرامیکی 0.1μF را در نزدیکی پین Vcc قرار دهید
برای کاربردهای فرکانس بالا، یک خازن الکترولیتیک موازی 10μF توصیه می شود
3اقدامات حفاظت از ورودی
ولتاژ ورودی نباید بیش از محدوده ولتاژ منبع برق باشد.
برای کاربردهای حساس، مقاومت های محدودی جریان سری می توانند در ورودی ها اضافه شوند
این تجزیه و تحلیل پیکربندی پین راهنمایی فنی جامع برای طراحی مدار و طرح PCB LM393P را فراهم می کند،تضمین عملکرد پایدار و قابل اعتماد در سناریوهای مختلف کاربرد.
III. تجزیه و تحلیل نمودار بلاک عملکردی واحد مقایسه کننده
خلاصه معماری هسته ای
LM393P از یک معماری ورودی دیفرانسیل ترانزیستور دوقطبی کلاسیک استفاده می کند که در آن هر مقایسه کننده شامل یک مرحله ورودی کامل، مرحله افزایش و مدار مرحله خروجی است.تضمین عملکرد مقایسه پایدار در طیف گسترده ای از ولتاژ.
![]()
تجزیه و تحلیل ماژول های عملکردی اصلی
1. مرحله تقویت کننده دیفرانسیل ورودی
ساختار هسته ای: Q1 و Q2 یک جفت ورودی دیفرانسیل PNP را تشکیل می دهند
مدار تعصب: Q15 یک منبع جریان دم (Itail) را تشکیل می دهد که جریان کار پایدار را فراهم می کند
طراحی حفاظت:
D3 و D4 حفاظت از کلیمپ ورودی را اجرا می کنند
کلیمپ VCM محدودیت ولتاژ حالت مشترک را فراهم می کند
مشخصات فنی:
مقاومت ورودی بالا که از تشخیص سیگنال ضعیف پشتیبانی می کند
محدوده ورودی گسترده حالت مشترک (از جمله پتانسیل زمین)
جریان انحراف ورودی کم (معمولاً 25nA)
2شبكه تعصب و مرجع
نسل تعصب: Q9-Q12 و Q14 یک آینه جریان دقیق را تشکیل می دهند
تغییر سطح: D1 و D2 ایجاد تعصب ولتاژ پایدار
تعویض دمایی: تعویض داخلی ثبات در کل محدوده دمایی را تضمین می کند
3. مرحله ی میانگین سود
ساختار تقویت کننده: Q3، Q4 و غیره یک مدار تقویت کننده emitter مشترک را تشکیل می دهند
نقش های کاربردی:
افزایش ولتاژ اولیه را فراهم می کند
تبدیل سیگنال های فرقی به تک پایان را اجرا می کند
کار مرحله خروجی را هدایت می کند
4. مرحله راننده خروجی
ساختار خروجی: Q13 به عنوان ترانزیستور خروجی با کلکتور باز عمل می کند
حفاظت ESD: مدار محافظ تخلیه الکتروستاتیک یکپارچه
ویژگی های کلیدی:
سازگار با سطوح منطق TTL/CMOS
ولتاژ اشباع خروجی پایین (معمولا 130mV)
نیاز به مقاومت کششی خارجی دارد
تحلیل مسیر سیگنال
ورودی مثبت → Q2 → تغییر سطح → مرحله افزایش → راننده خروجی ورودی منفی → Q1 → تغییر سطح → مرحله افزایش → راننده خروجی
ویژگی های کلیدی عملکرد
مشخصات دقیق
ولتاژ افت ورودی: حداکثر ±2mV
جریان انحراف ورودی: به طور معمول 25nA
افزایش ولتاژ: معمولا 200V/mV
عملکرد سرعت
زمان پاسخ: به طور معمول 1.3μs
تاخیر گسترش: الزامات را برای اکثر برنامه ها برآورده می کند
طراحی قابلیت اطمینان
حفاظت از ESD: توانایی ضد استاتیک افزایش یافته
حفاظت از ورودی: از آسیب بیش از حد ولتاژ جلوگیری می کند
ثبات حرارتی: عملکرد ثابت در کل محدوده دمایی
مزایای طراحی خلاصه
این معماری فلسفه طراحی مدارهای یکپارچه آنالوگ کلاسیک را تجسم می کند و در عین حال عملکرد را تضمین می کند:
قابلیت اطمینان بالا: مکانیسم های جامع حفاظت داخلی
عملکرد ولتاژ گسترده: از 2V تا 36V پشتیبانی می کند
مصرف کم برق: جریان خاموش تنها ~ 0.4mA در هر مقایسه کننده
ثبات دمایی: عملکرد را در محدوده دمای صنعتی حفظ می کند
این تجزیه و تحلیل نمودار بلوک عملکردی مرجع فنی حیاتی برای درک عمیق و طراحی برنامه LM393P فراهم می کند.به ویژه مناسب برای کنترل صنعتی و کاربردهای الکترونیکی مصرف کننده که نیاز به مقایسه ولتاژ با دقت بالا دارند.
IV. تجزیه و تحلیل مدارهای کاربردی معمولی
پیکربندی مقایسه کننده ی تک سر
![]()
پیکربندی مقایسه کننده دیفرانسیل
منطق مقایسه:
هنگامی که Vin+ > Vin-: سطح پایین خروجی
هنگامی که Vin+ < Vin-: حالت مقاومت بالا خروجی
سناریوهای کاربرد:
تشخیص تفاوت سیگنال
مقایسه پنجره
مدار تشخیص عبور صفر
پارامترهای طراحی اصلی
1پیکربندی منبع برق
محدوده ولتاژ عملیاتی: 2V تا 36V (یک منبع)
حالت تغذیه دوگانه: ±1V تا ±18V
جریان خاموش: حدود 0.4mA در هر مقایسه کننده (Vcc=5V)
2ویژگی های خروجی
خروجی کلکتور باز: نیاز به مقاومت کششی دارد
ولتاژ اشباع خروجی: به طور معمول 130mV (در Isink=4mA)
سازگاری منطقی: پشتیبانی از سطوح TTL/CMOS
3پارامترهای عملکرد
زمان پاسخ: به طور معمول 1.3μs
جریان انحراف ورودی: حداکثر 50nA
ولتاژ افت ورودی: حداکثر ±2mV
![]()
4سناریوهای کاربردی معمولی
نظارت بر ولتاژ
تشخیص سطح باتری
نظارت بر ولتاژ منبع برق
حفاظت از ولتاژ بالا/کم
تنظیمات سیگنال
ژنراتور امواج مربع
تشخیص عرض پالس
رابط تبدیل آنالوگ به دیجیتال
برنامه های کنترل
سوئیچ کنترل دما
مدار کنترل موتور
رابط سنسور فوتو الکتریکی
5ملاحظات طراحی
انتخاب مقاومت کششی
فرمول محاسبه: Rpullup = (Vlogic - Vol) / Iol_sink محدوده توصیه شده: 1kΩ تا 10kΩ عوامل تعادل: مصرف برق در مقابل سرعت سوئیچ
اقدامات سرکوب سر و صدا
اضافه کردن فیلتر RC در ورودی ها
پیاده سازی جداسازی محلی در پین های قدرت
استفاده از محافظ برای خطوط سیگنال حساس
ملاحظات طراحی
مسیر سیگنال های ورودی دور از ردیاب های خروجی
برای کاهش سر و صدا، سطح زمین را به طور مداوم حفظ کنید
پد های حرارتی (در صورت وجود) باید به زمین متصل شوند.
این مدارهای کاربردی انعطاف پذیری و قابلیت اطمینان LM393P را به عنوان یک مقایسه ولتاژ کلاسیک نشان می دهند.می تواند نیازهای مختلف تشخیص ولتاژ و پردازش سیگنال را برآورده کند، که آن را به ویژه مناسب برای کنترل صنعتی حساس هزینه و برنامه های الکترونیکی مصرفی می کند.
V. راهنمای طراحی PCB
اصول اصلی طرح بندی
پردازش سیگنال ورودی
مقاومت های ورودی قرار داده شده در نزدیکی دستگاه: کاهش اتصال سر و صدا و بازتاب سیگنال
جداسازی سیگنال های حساس: ردیابی ورودی از خطوط خروجی و برق
طرح تقارن: سیگنال های ورودی دیفرانسیل از ردیف های برابر استفاده می کنند
![]()
طراحی جدا کردن منبع برق
پین Vcc → خازن سرامیکی 0.1μF → GND
خازن های جدا کننده قرار داده شده در کنار پین های قدرت
از مسیرهای اتصال کوتاه و گسترده استفاده کنید
اضافه کردن یک خازن الکترولیتی 10μF برای کاربردهای فرکانس بالا
استراتژی های بهینه سازی طرح
1. اجزا طرح منطقه بندی
[منطقه ورودی] → [چیپ LM393P] → [منطقه خروجی]
↓ ↓ ↓
مقاومت های ورودی Core Comparator Pull-up Resistors
فیلتر کردن سیگنال جدا کردن کپس بار درایو
2. تکنیک های زمین زدن
زمین گیری تک نقطه ای: زمین گیری آنالوگ از زمین دیجیتال جدا می شود.
سطح زمین: امکان زمین مرجع پایدار را فراهم می کند
اتصال پد حرارتی: به طور مستقیم به پین GND متصل می شود
جزئیات کلیدی طرح بندی
طرح بخش ورودی
مقاومت های ورودی قرار داده شده <5mm از پیچ تراشه
از مسیرهای موازی خطوط سیگنال ورودی و خروجی اجتناب کنید
سیگنال های ورودی حساس محافظ با ردیاب های زمینی
طرح بخش تامین برق
عرض ردیابی قدرت ≥0.5mm (برای جریان 1A)
قرار دادن خازن جدا کردن در همان لایه ای که تراشه
توالی فیلتر کردن قدرت: خازن های بزرگ قبل از خازن های کوچک
طرح بخش خروجی
قرار دادن مقاومت های کشش نزدیک به پین های خروجی
تعیین عرض ردیابی خروجی بر اساس جریان بار
جلوگیری از سیگنال های خروجی از ایجاد crosstalk به ورودی
اقدامات ضد مداخله
1. سرکوب سر و صدا
خازن های کوچک موازی در پین های ورودی برای فیلتر کردن (اختیاری)
سیگنال های مهم را با هواپیماهای زمینی احاطه کنید
از مسیرهای زیر کریستال ها و یا جابجایی منابع برق اجتناب کنید
2مدیریت حرارتی
به طور کامل از پد حرارتی برای تبعید گرما استفاده کنید
اضافه کردن راه های حرارتی برای برنامه های کاربردی با قدرت بالا
حفظ جریان هوا در اطراف اجزای
ملاحظات طراحی تولید
قابلیت تولید
فاصله قطعات با الزامات جوشیدن مطابقت دارد
نقاط آزمایش قابل دسترسی برای آزمایش در مدار
برچسب گذاری شفاف برای سیگنال های حیاتی
تضمین قابلیت اطمینان
ابعاد پد با استانداردهای IPC مطابقت دارد
از رد زاویه حاد دوری کنید
از فاصله ی کافی بین ردیف ها اطمینان حاصل کنید
این راه حل طراحی تضمین عملکرد بهینه از LM393P در سناریوهای مختلف استفاده از طریق بهینه سازی یکپارچگی سیگنال، یکپارچگی قدرت، و مدیریت حرارتی،که آن را به ویژه برای مدارهای اندازه گیری دقیق و حساس به سر و صدا مناسب می کند.
VI. طرح پد PCB و راهنمای طراحی ماسک جوش
![]()
مشخصات طرح صفحه کلید
پارامترهای ابعاد اساسی
تعداد پین ها: طرح استاندارد 8 پین
فاصله پین: 1.27mm (0.050 اینچ)
عرض پین: 0.6mm (0.024 اینچ)
طول پد: 1.55mm (0.061 اینچ)
الزامات تقارن
طرح کاملا متماثل بر اساس خط مرکز
همه تعادل ابعاد: ±0.05mm (0.002 اینچ)
طول کل: 5.4mm (0.213 اینچ)
مشخصات طراحی ماسک جوش
ماسک بدون جوش تعریف شده (NSMD) - راه حل توصیه شده
ساختار پد: پد فلزی کاملاً در معرض قرار دارد اندازه گشایش: ماسک جوش 0.07 میلی متر بزرگتر از پد (در هر طرف) مزایا: غلظت استرس را کاهش می دهد ، قابلیت اطمینان جوش را بهبود می بخشد
پارامترهای کلیدی ماسک جوش
تحمل دیافراگم: حداکثر 0.07mm (در تمام جهت ها)
پوشش فلزی: فلز تحت ماسک جوش ≥0.07mm گسترش می یابد
دقت تراز: تضمین نوردهی کامل پد
الزامات متالیزاسیون
ساختار فلزی پد
مواد پایه: ورق مس PCB (ضخامت توصیه شده 1 اونس)
پوشش سطحی: ENIG/طعم طلا/طعم نقره (به هر برنامه انتخاب می شود)
شکل پد: مستطیل با شعاع گوشه 0.05mm
بهینه سازی اندازه دیافراگم
عرض: 90-100٪ از عرض پین
طول: برابر یا کمی کوتاه تر از طول پد
ضخامت ستینسل: 0.1-0.15mm (4-6mil)
پارامترهای فرآیند
نوع پسته ی جوش: نوع III پسته ی جوش بدون سرب
دقت چاپ: ±0.05mm تحمل تراز
پروفایل جریان مجدد: فرآیند جریان مجدد SMT استاندارد
نقاط تأیید طراحی
بررسی قابلیت تولید
فاصله پد حداقل الزامات روشنایی الکتریکی را برآورده می کند
عرض پل ماسک جوش ≥0.1mm برای اطمینان از قابلیت عایق بندی
نشانه های شفاف ابریشم بدون پوشش پد
بررسی قابلیت اطمینان
آزمایش چرخه حرارتی: گواهینامه مطابق با استانداردهای JEDEC
قدرت مکانیکی: نیروی کشش پین با استانداردهای IPC مطابقت دارد
کیفیت جوش: جوانه های جوش با الزامات IPC-A-610 کلاس 2/3 مطابقت دارند.
ملاحظات در مورد کاربرد
مسیریابی با چگالی بالا
طراحی NSMD برای مسیرهای دقیق توصیه می شود
اجازه می دهد تا یک علامت 0.15mm ردیابی بین پین
حداقل فاصله 0.2 میلی متر را حفظ کنید
افزایش حرارتی
اضافه کردن 0.3mm قطر vias حرارتی در منطقه پد حرارتی
گسترش منطقه تبعید گرما با ریختن مس پشت
تطبیق CTE را برای کاربردهای دمای بالا در نظر بگیرید
این راهنمای طراحی، مشخصات فنی کامل طرح پد و ماسک جوش دهنده برای LM393P را ارائه می دهد، که نرخ بازده بالا در تولید انبوه و قابلیت اطمینان طولانی مدت را تضمین می کند.که آن را به ویژه برای فرآیندهای تولید خودکار SMT مناسب می کند.
VII. راهنمای طراحی طرح PCB و گشایش ستینسل
مشخصات طرح پد
پارامترهای ابعاد اساسی
فاصله پین: 6×1.27mm فاصله استاندارد
عرض پد: 0.55mm (متوافق با الزامات تماس پین)
طول پد: 1.80mm (به اندازه کافی محل جوش فراهم می کند)
طول کل: 7.40mm (کل عرض بسته)
الزامات ویژگی های هندسی
فاصله 0.60mm بین لبه های پد را حفظ کنید
اجرای گوشه های گرد برای جلوگیری از تمرکز استرس در زاویه های تیز
تضمین طرح متماثل برای جوش یکسان
![]()
مشخصات ابعاد دیافراگم استنسل
طول گشایش ستینسل: 1.75mm عرض گشایش ستینسل: 0.55mm نسبت گشایش به پد: 1: 1
پیکربندی پارامتر فرآیند
ضخامت استنسل: توصیه شده 0.10-0.15mm
تحمل دیافراگم: ±0.05mm
آزادسازی خمیر جوش: اطمینان از کارایی انتقال >90٪
نکات کلیدی طراحی ماسک جوش
ماسک غیر سولدر تعریف (NSMD)
ماسک جوش 0.07mm بزرگتر از پد (یکسان در همه طرف)
پد های فلزی کاملاً بدون پوشش ماسک جوش
تمرکز استرس را کاهش می دهد و قابلیت اطمینان جوش را بهبود می بخشد
الزامات دقت تراز
تعویض ماسک جوش به مرکز پد ≤0.05mm
عرض پل ماسک جوش ≥0.15mm، اطمینان از قابلیت اطمینان عایق
کنترل فرآیند تولید
پارامترهای فرآیند چاپ
نوع خمیر جوش: نوع III دانه نازک بدون سرب
فشار فشار: 4-6kgf، زاویه 45-60°
سرعت چاپ: 20-40mm/s حرکت یکنواخت
استانداردهای کنترل کیفیت
معیارهای پذیرش
میزان پر شدن مفاصل جوش ≥75٪
هیچ نقص پل یا جوش سرد وجود ندارد
تحمل تراز پن به پد ±0.1mm
روش های بازرسی
بازرسی 2D/3D پاست جوش (SPI)
تجزیه و تحلیل کیفیت جوانه های جوش دهنده اشعه ایکس
بررسی نوری خودکار (AOI)
این راهنمای طراحی پارامترهای کامل فرآیند و استانداردهای کنترل کیفیت برای تولید انبوه LM393P را ارائه می دهد،تضمین کیفیت ثابت جوش و قابلیت اطمینان عالی در طولانی مدت در سرعت بالا
تولیدات SMT
VIII. طرح پد PCB و تجزیه و تحلیل طراحی ماسک سولدر
پارامترهای اصلی طرح پد
![]()
مشخصات ابعاد اساسی
تعداد پین ها: پیکربندی استاندارد 8 پین
عرض پد: 0.45mm (با الزامات تماس استاندارد پین مطابقت دارد)
طول پد: 1.5mm (به اندازه کافی محل جوش فراهم می کند)
پیچ پین: 0.65mm (طراحی استاندارد پیچ)
طول بسته بندی: 5.8mm (توضیحات متماثل کلی)
الزامات طراحی تقارن
طرح کاملا متماثل بر اساس خط مرکز
حفظ روابط متناسب دقیق برای تمام ابعاد
تضمین توزیع گرمای یکنواخت در طول جوش
استانداردهای طراحی ماسک جوش
ماسک بدون جوش تعریف شده (NSMD) - راه حل توصیه شده
ویژگی های ساختاری:
پد های فلزی کاملاً در معرض قرار گرفته اند
بازیهای ماسک جوشنده بزرگتر از ابعاد پد
فلز در زیر لایه ماسک جوش کشیده شده است
تعريف ماسک جوش (SMD) - راه حل جایگزین
سوراخ های ماسک جوش درست با ابعاد پد مطابقت دارند
مناسب برای طرح های مسیریابی با چگالی بالا
نیاز به کنترل دقیق تر فرآیند
نکات کلیدی فرآیند تولید
توصیه های طراحی استنسل
اندازه دیافراگم: نسبت 1: 1 به ابعاد پد
ضخامت ستینسل: 0.10-0.15mm محدوده استاندارد
دقت دیافراگم: ±0.02mm کنترل تحمل
تضمین کیفیت جوش
استفاده از خمیر جوش دهنده ذرات نازک نوع III
دمای اوج توصیه شده جریان مجدد 245-255°C
سرعت خنک سازی در ۲ تا ۴ درجه سانتیگراد در ثانیه کنترل می شود
استانداردهای تأیید طراحی
بررسی قابلیت تولید
فاصله پد حداقل الزامات روشنایی الکتریکی را برآورده می کند
عرض پل ماسک جوش ≥0.1mm اطمینان از قابلیت اطمینان عایق
علامت های ابریشم شفاف هستند و پد ها را پوشش نمی دهند.
بررسی قابلیت اطمینان
آزمایش چرخه حرارتی با استانداردهای JEDEC مطابقت دارد
قدرت جفت جوشنده تست های کشش IPC را پشت سر می گذارد
بازرسی بصری با الزامات کلاس 2/3 IPC-A-610 مطابقت دارد
این راهنمای طراحی، مشخصات فنی کامل طرح پد و ماسک جوش دهنده برای LM393P را ارائه می دهد، که نرخ بازده بالا در تولید انبوه و قابلیت اطمینان طولانی مدت را تضمین می کند.که آن را به ویژه برای الزامات فرآیند تولید SMT خودکار مناسب می کند.

