Yüksek Hassasiyetli Karşılaştırıcı LM193DR'nin Tasarım Analizi

^{18 Ekim 2025 — Endüstriyel otomasyon ve otomotiv elektronik sistemlerindeki artan karmaşıklık zemininde, temel sinyal işleme bileşenlerinin çevresel uyarlanabilirliği ve operasyonel kararlılığına yönelik talepler artmaktadır. Zorlu çevre uygulamalarını ele alan çözümlerden biri olan LM193DR çift voltaj karşılaştırıcısı, -55°C ila +125°C arasında genişletilmiş endüstriyel sıcaklık aralığı ve ±1 mV'ye (tipik) kadar düşük giriş ofset voltajı ile havacılık kontrolü, otomotiv motor sürücüleri ve yüksek hassasiyetli endüstriyel algılama sistemleri için güvenilir voltaj algılama ve sinyal karşılaştırma yetenekleri sunar.}

 

 

^{I. Çip Tanıtımı}

 

^{LM193DR, iki bağımsız hassas voltaj karşılaştırıcısı içeren monolitik bir entegre devredir. SOIC-8 kılıfında bulunan bu cihaz, düşük güç tüketimi, yüksek doğruluk ve ultra geniş bir çalışma sıcaklığı aralığına sahiptir ve aynı zamanda TTL, CMOS ve MOS mantık arayüzleriyle doğrudan uyumluluğu korur.}

 

^{Temel Özellikler ve Avantajlar:}

^{Ultra geniş sıcaklık aralığı: -55°C ila +125°C arasında tam çalışma}

^{Düşük giriş ofset voltajı: Tipik olarak ±1mV, maksimum ±2mV}

^{Düşük giriş önyargı akımı: Tipik olarak 25nA}

^{Geniş çalışma voltajı aralığı: Tek besleme 2V ila 36V}

^{Düşük güç tasarımı: Sessiz akım karşılaştırıcı başına yaklaşık 0,8mA}

 

^{Tipik Uygulama Alanları:}

^{Havacılık kontrol sistemleri}

^{Otomotiv elektronik kontrol üniteleri (ECU'lar)}

^{Endüstriyel proses kontrol cihazları}

^{Yüksek hassasiyetli sensör arayüzleri}

 

 

II. Tek Karşılaştırıcı Fonksiyonel Blok Şeması Analizi

 

^{Temel Mimariye Genel Bakış
LM193DR, klasik bir bipolar transistör mimarisi kullanır ve her bir karşılaştırıcı, geniş bir sıcaklık aralığında kararlı karşılaştırma doğruluğu sağlayan eksiksiz bir diferansiyel giriş katı, kazanç katı ve çıkış katından oluşur.}

 

 

 

^{Ana Fonksiyonel Modüllerin Analizi}

^{1. Giriş Diferansiyel Yükseltici Katı}

^{Temel Yapı: Q1 ve Q2, bir PNP diferansiyel giriş çifti oluşturur}

^{Önyargı Tasarımı: Q15, kararlı çalışma akımı sağlayan bir sabit akım kaynağı oluşturur}

^{Koruma Mekanizmaları:}

^{D3 ve D4, giriş kelepçe korumasını uygular}

^{Ortak mod voltaj sınırlama devresi}

 

^{Performans Özellikleri:}

^{Giriş önyargı akımı: Tipik olarak 25nA}

^{Giriş ofset voltajı: Tipik olarak ±1mV}

^{Ortak mod giriş aralığı, toprak potansiyelini içerir}

 

^{2. Önyargı ve Referans Ağı}

^{Akım Aynası Yapısı: Q9-Q12 ve Q14, hassas önyargı devresi oluşturur}

^{Sıcaklık Telafisi: Dahili telafi, tam sıcaklık aralığında kararlılık sağlar}

^{Seviye Kaydırma: D1 ve D2, kararlı voltaj referansları sağlar}

 

^{3. Ara Kazanç Katı}

^{Yükseltici Devre: Q3, Q4 vb. ortak yayıcı yükseltici katı oluşturur}

^{Fonksiyonel Uygulama:}

^{Birincil voltaj kazancı sağlar}

^{Diferansiyel sinyalleri tek uçlu sinyallere dönüştürür}

^{Çıkış katı çalışmasını yönlendirir}

 

^{4. Çıkış Sürücü Katı}

^{Çıkış Yapısı: Açık kollektör çıkış tasarımı}

^{Temel Bileşen: Q13, çıkış sürücü transistörü olarak hizmet eder}

^{Koruma Devresi: Entegre ESD koruması}

^{Temel Özellikler:}

^{Çıkış doygunluk voltajı: Tipik olarak 130mV}

^{TTL/CMOS mantık seviyeleriyle uyumlu}

^{Harici çekme direnci gerektirir}

 

^{Sinyal Yolu Analizi}

^{Eviren Olmayan Giriş → Q2 → Seviye Kaydırma → Kazanç Katı → Çıkış Sürücü Eviren Giriş → Q1 → Seviye Kaydırma → Kazanç Katı → Çıkış Sürücü}

 

^{Temel Performans Parametreleri}

^{Hassasiyet Özellikleri}

^{Voltaj kazancı: Tipik olarak 200V/mV}

^{Tepki süresi: 1,3μs (Vcc=5V)}

^{Giriş ortak mod aralığı: 0V ila Vcc-1,5V}

 

^{Güvenilirlik Özellikleri}

^{Çalışma sıcaklığı: -55℃ ila +125℃}

^{ESD koruması: >2000V}

^{Uzun süreli kararlılık: <0,5μV/ay}

 

^{Tasarım Avantajları Özeti}

^{Bu mimari, yüksek güvenilirliğe sahip analog entegre devrelerin tasarım felsefesini somutlaştırır:}

^{Çevresel Uyarlanabilirlik: Geniş sıcaklık aralıklarında kararlı performansı korur}

^{Hassasiyet Güvencesi: Sofistike önyargı ve telafi tasarımı}

^{Sistem Uyumluluğu: Esnek arayüz ve çıkış yapılandırması}

^{Güvenilir Çalışma: Kapsamlı dahili koruma mekanizmaları}

 

^{Bu fonksiyonel blok şeması, LM193DR'nin aşırı ortamlardaki çalışma prensiplerini anlamak için teknik temel sağlar ve havacılık ve otomotiv elektroniği gibi yüksek güvenilirlikli uygulama senaryolarında tasarım doğrulaması için özellikle uygundur.}

 

 

III. PCB Yerleşim Tasarım Kılavuzu

 

Pin Yapılandırması ve Fonksiyonel Analiz

 

 

 

^{Pin Fonksiyon Detayları:}

^{Pin 1 (1OUT): Karşılaştırıcı A Çıkışı
Açık kollektör çıkışı, harici çekme direnci gerektirir}

^{Pin 2 (1IN-): Karşılaştırıcı A Eviren Girişi}

^{Pin 3 (1IN+): Karşılaştırıcı A Eviren Olmayan Girişi}

^{Pin 4 (GND): Toprak Terminali}

^{Pin 5 (2IN+): Karşılaştırıcı B Eviren Olmayan Girişi}

^{Pin 6 (2IN-): Karşılaştırıcı B Eviren Girişi}

^{Pin 7 (2OUT): Karşılaştırıcı B Çıkışı}

^{Pin 8 (Vcc): Pozitif Besleme (2V ila 36V)}

 

^{PCB Yerleşim Temel Noktaları}

^{Giriş Sinyal İşleme}

^{Giriş dirençleri cihaza yakın yerleştirilir: Mesafe 2 mm içinde kontrol edilir}

^{Simetrik yerleşim: Diferansiyel sinyaller eşit uzunlukta iz tasarımı kullanır}

^{Koruma kalkanı: Hassas giriş sinyalleri toprak izleriyle çevrilidir}

 

^{Güç Kaynağı Ayırma Tasarımı}

^{Ayırma kapasitörleri pinlerden <3mm uzakta yerleştirilir}

^{Güç izi genişliği ≥0,5mm}

^{Bölgeleme Yerleşim Stratejisi}

 

^{1. Giriş Sinyal Bölgesi}

^{Giriş filtre bileşenleri ilgili pinlere bitişik}

^{Giriş ve çıkış hatlarının paralel yönlendirilmesinden kaçının}

^{Yüksek frekanslı sinyaller toprak düzlemleriyle izole edilir}

 

^{2. Güç Yönetimi Bölgesi}

^{Ayırma kapasitörleri kademeli katmanlara yerleştirilir}

^{Güç hatları hassas sinyallerden uzak yönlendirilir}

^{Tam toprak dönüş yolları sağlayın}

 

^{3. Çıkış Sürücü Bölgesi}

^{Çekme dirençleri çıkış pinlerine yakın yerleştirilir}

^{Çıkış izi genişliği yük akımına göre tasarlanır}

^{Hata ayıklama kolaylığı için test noktaları ayrılmıştır}

 

^{Parazit Önleme Tasarım Önlemleri}

^{Gürültü Bastırma}

^{Kritik giriş pinlerinde paralel küçük kapasitörler (10-100pF)}

^{Sinyal hatları saatlerden ve anahtarlamalı güç kaynaklarından uzak tutulur}

^{Tam toprak düzlemlerinin kullanımı}

 

^{Termal Yönetim Tasarımı}

^{Isı dağılımı için PCB bakır folyoyu tam olarak kullanın}

^{Yüksek sıcaklık uygulamalarında termal delikler ekleyin}

^{Bileşenlerin etrafında yeterli alan sağlayın}

 

^{Üretim Süreci Gereksinimleri}

^{Üretim için Tasarım}

^{Ped boyutları IPC-7351 standartlarına uygundur}

^{Bileşen aralığı otomatik üretim gereksinimlerini karşılar}

^{Pin fonksiyonlarının net serigrafi tanımlaması}

 

^{Denetim Standartları}

^{Lehim bağlantı kalitesi: IPC-A-610 Sınıf 2}

^{Hizalama doğruluğu: ±0,1mm}

^{Eşdüzlemlilik: Pin yüksekliği değişimi ≤0,1mm}

 

^{Bu yerleşim çözümü, sinyal bütünlüğünü, güç bütünlüğünü ve termal yönetimi optimize ederek LM193DR'nin -55℃ ila +125℃ arasındaki tam sıcaklık aralığında kararlı çalışmasını sağlar ve havacılık, otomotiv elektroniği ve diğer yüksek standart uygulamaların zorlu gereksinimlerini karşılar.}

 

 

^{IV. PCB Ped Yerleşimi ve Lehim Maskesi Tasarım Kılavuzu}

 

^{Temel Ped Yerleşim Özellikleri}

^{Temel Boyut Parametreleri}

^{Pin sayısı: 8 pinli standart yapılandırma}

^{Ped genişliği: 0,45 mm (pin boyutlarıyla tam olarak eşleşir)}

^{Ped uzunluğu: 1,5 mm (yeterli lehimleme alanı sağlar)}

^{Pin aralığı: 0,65 mm (standart aralık tasarımı)}

^{Paket açıklığı: 5,8 mm (genel simetrik yerleşim)}

 

^{Simetri Tasarım Gereksinimleri}

^{Merkez çizgisine göre tamamen simetrik yerleşim}

^{Tüm boyutlar sıkı üretim toleranslarını korur}

^{Lehimleme sırasında düzgün ısı dağılımı sağlayın}

 

^{Lehim Maskesi Tasarım Standartları
Lehim Maskesi Tanımlı Olmayan (NSMD) - Önerilen Çözüm}

^{Yapısal Özellikler:}

^{Metal pedler tamamen açıkta}

^{Lehim maskesi açıklıkları ped boyutlarından daha büyük}

^{Lehim maskesi açıklıkları her tarafta pedlerden 0,05 mm daha büyük}

 

^{Avantaj Özellikleri:}

^{Gerilim yoğunluğunu azaltır}

^{Lehimleme güvenilirliğini artırır}

^{Proses kontrolünü kolaylaştırır}

 

^{Lehim Maskesi Tanımlı (SMD) - Alternatif Çözüm}

^{Lehim maskesi açıklıkları ped boyutlarıyla tam olarak eşleşir}

^{Metal katman lehim maskesi tarafından kısmen kaplanmıştır}

^{Yüksek yoğunluklu yönlendirme tasarımları için uygundur}

 

^{Temel Tasarım Parametreleri
Boyutsal Tolerans Kontrolü}

^{Ped konumu toleransı: ±0,05 mm}

^{Lehim maskesi hizalama doğruluğu: ±0,05 mm}

^{Genel simetri sapması: ≤0,1 mm}

 

^{Metal Katman Özellikleri}

^{Taban bakır folyo kalınlığı: 1oz (35μm)}

^{Önerilen yüzey kaplaması: ENIG/Daldırma Altın}

^{Ped kenarı yuvarlak köşe işlemi}

 

^{Üretim Süreci Gereksinimleri
Şablon Tasarım Parametreleri}

^{Genişlik: 0,4-0,45 mm (pin genişliğinin %90-100'ü)}

^{Uzunluk: 1,4-1,5 mm}

^{Şablon kalınlığı: 0,1-0,15 mm}

 

^{Lehimleme Süreci Kontrolü}

^{Lehim pastası türü: Tip III kurşunsuz}

^{Yeniden akış tepe sıcaklığı: 245-255°C}

^{Isıtma hızı: 1-3°C/saniye}

 

^{Kalite Doğrulama Standartları
Üretilebilirlik Kontrolü}

^{Ped aralığı ≥0,2 mm}

^{Lehim maskesi köprü genişliği ≥0,1 mm}

^{Serigrafi ile ped aralığı ≥0,1 mm}

 

^{Güvenilirlik Doğrulaması}

^{Termal döngü testi: -55℃ ila 125℃}

^{Lehim bağlantı mukavemeti: IPC-9701'e uygundur}

^{Görsel inceleme: IPC-A-610 Sınıf 2/3'e uygundur}

 

^{Bu tasarım kılavuzu, havacılık ve otomotiv elektroniği gibi yüksek güvenilirlikli uygulamalarda LM193DR'nin PCB tasarımı için kapsamlı teknik özellikler sağlar ve zorlu ortamlarda uzun süreli kararlı çalışmayı sağlar.}

 

 

V. Paket Boyutları ve Yapı Analizi

 

 

^{Paket Konturunun Temel Boyutları}

^{Ana Profil Boyutları}

^{Paket uzunluğu: 1,90 - 2,10 mm}

^{Paket genişliği: 0,70 - 0,80 mm}

^{Paket yüksekliği: 0,18 - 0,32 mm (pin kalınlığı)}

^{Oturma düzlemi: 0,08 mm referans düzlemi}

 

 

 

^{Pin Yapısı Parametreleri}

^{Pin genişliği: 0,18 - 0,32 mm}

^{Pin uzunluğu: 0,20 - 0,40 mm}

^{Pin aralığı: 6×0,50 mm standart aralık}

^{Yan duvar metal kalınlığı: 0,10 mm tipik değer}

 

^{Özel Yapısal Özellikler}

^{Pin 1 Tanımlama Alanı}

^{45° pah tasarımı, genişlik 0,25 mm}

^{Net polarite tanımlaması sağlar}

^{Otomatik optik incelemeyi kolaylaştırır}

 

^{Termal Ped Tasarımı}

^{Açıkta termal ped: Paketin altında bulunur}

^{Termal geliştirilmiş yapı: Güç dağıtım kapasitesini artırır}

^{Lehimleme gereksinimleri: PCB ile iyi temas gerektirir}

 

^{Pin Şekli Seçenekleri}

^{Seçenek 1: Standart Martı Kanadı Uçları}

^{Seçenek 2: Alternatif Terminal Şekilleri}

 

^{Boyutsal Tolerans Kontrolü}

^{Birincil boyutlar: ±0,05 mm standart tolerans}

^{Kritik boyutlar: ±0,10 mm sıkı tolerans}

^{Kümülatif tolerans: 0,050 mm maksimum sapma}

 

^{PCB Tasarım Uyarlama Kılavuzları}

^{Ped Tasarım Önerileri}

^{Ped genişliği: 0,22 - 0,32 mm (pin boyutlarıyla eşleşir)}

^{Ped uzunluğu: 0,70 - 0,91 mm}

^{Aralık bakımı: 0,18 mm minimum boşluk}

 

^{Termal Yönetim Tasarımı}

^{Termal ped alanında tam bakır kaplama}

^{Termal geçiş dizilerinin kullanımı önerilir}

^{Verimli ısı iletim yolları sağlayın}

 

^{Kalite Doğrulama Standartları}

^{Görsel İnceleme Gereksinimleri}

^{Uç eşdüzlemliliği: ≤ 0,10 mm}

^{Ped hizalama doğruluğu: ± 0,05 mm}

^{Yüzey işleme bütünlüğü: Oksidasyon yok, kontaminasyon yok}

 

^{Güvenilirlik Testi}

^{Sıcaklık döngüsü: -55℃ ila +125℃}

^{Mekanik mukavemet: JEDEC standartlarına uygundur}

^{Lehim kalitesi: IPC-A-610'a göre sertifikalıdır}

 

^{Bu paket boyutu analizi, yüksek güvenilirlikli uygulamalarda LM193DR'nin PCB tasarımı için hassas mekanik referanslar sağlar ve zorlu ortamlarda kararlı mekanik sabitleme ve verimli termal yönetim sağlar.}

 

 

^{VI. Pin Yapılandırması ve Fonksiyonel Analiz}

 

^{Paket Türüne Genel Bakış}

^{Standart 8 pinli paketler: SOIC, VSOP, PDIP ve TSSOP dahil olmak üzere çoklu paket formatlarını destekler}

^{Termal olarak geliştirilmiş paketler: Seçilen modeller, gelişmiş ısı dağılımı için alt taraflı termal pedlere sahiptir}

 

^{Ayrıntılı Pin Fonksiyon Açıklaması}

^{Kanal 1 Karşılaştırıcı Pinleri}

^{Pin 1 (1OUT): Karşılaştırıcı A Çıkışı}

^{Açık kollektör çıkış yapısı}

^{Harici çekme direnci gerektirir}

^{Çıkış doygunluk voltajı: 400mV (tipik)}

 

^{Pin 2 (1IN-): Karşılaştırıcı A Eviren Girişi}

^{Yüksek empedanslı giriş: 0,3MΩ (tipik)}

^{Giriş önyargı akımı: 500nA (maksimum)}

 

^{Pin 3 (1IN+): Karşılaştırıcı A Eviren Olmayan Girişi}

^{Giriş ortak mod aralığı: 0V ila Vcc-1,5V}

 

^{Kanal 2 Karşılaştırıcı Pinleri}

^{Pin 7 (2OUT): Karşılaştırıcı B Çıkışı}

^{1OUT ile aynı açık kollektör yapısı}

^{Farklı yükleri bağımsız olarak sürebilir}

 

^{Pin 6 (2IN-): Karşılaştırıcı B Eviren Girişi}

^{Pin 5 (2IN+): Karşılaştırıcı B Eviren Olmayan Girişi}

 

^{Güç Yönetimi Pinleri}

^{Pin 8 (Vcc/V+): Pozitif Besleme Girişi}

^{Çalışma voltajı aralığı: 2V ila 36V}

^{Tek veya çift besleme yapılandırmasıyla uyumlu}

 

^{Pin 4 (GND): Toprak/Negatif Besleme Terminali}

^{Tek beslemeli modda sistem toprağına bağlı}

^{Çift beslemeli modda negatif besleme rayına bağlı}

 

Isı Emici Ped Yapılandırması

 

 

^{Temel Tasarım Gereksinimleri}

^{Doğrudan GND pinine (Pin 4) bağlanmalıdır}

^{PCB, ısı dağılımı için yeterli bakır alanı sağlamalıdır}

^{Termal geçişler, ısı dağılımını artırmak için önerilir效果}

 

^{Elektriksel Karakteristik Parametreler}

^{Karşılaştırıcı Performansı}

^{Tepki süresi: 1,3μs tipik (5mV aşırı sürüş)}

^{Giriş ofset voltajı: ±2mV maksimum}

^{Voltaj kazancı: 200V/mV tipik}

 

Çalışma Ortamı

Sıcaklık aralığı: -55℃ ila +125℃

Sessiz akım: 0,8mA/karşılaştırıcı (tipik)

 

^{Tasarım Uygulama Notları}

^{Çıkış Yapılandırma Önerileri}

^{Çekme direnci değeri: 1kΩ ila 10kΩ}

^{Maksimum batma akımı: 16mA (mutlak maksimum)}

^{Çıkışlar, kablolu VE mantığını uygulamak için paralel bağlanabilir}

 

^{Güç Kaynağı Ayırma Gereksinimleri}

^{0,1μF seramik kapasitör Vcc pinine yakın yerleştirilmelidir}

^{Yüksek frekanslı uygulamalar için ek 10μF elektrolitik kapasitör önerilir}

 

^{Bu pin yapılandırma analizi, endüstriyel kontrol ve otomotiv elektroniği gibi zorlu ortamlarda LM193DR'nin devre tasarımı için kapsamlı teknik referans sağlar ve kararlı ve güvenilir voltaj karşılaştırma işlevselliği sağlar.}