Comportamiento no deseado del comparador

El siguiente circuito es un comparador, que compara la señal cuadrada de entrada en el pin no inversor con el voltaje de referencia fijo en el pin inversor del circuito comparador integrado LM393 ($R$es resistencia de colector ya que este comparador tiene colector abierto). Si$V_{IN}>V_{REF}$entonces$V_{OUT}=V_{CC}$. Si$V_{IN}<V_{REF}$entonces$V_{OUT}=0V$.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Mientras construía este circuito en la placa de pruebas, noté que$V_{IN}$tiene que diferir al menos unos 100 mV para que el comparador cambie entre$V_{CC}$y 0V. Sin embargo, tal comportamiento no es deseable ya que la amplitud de la señal cuadrada de entrada varía solo unos 10 mV entre los estados ALTO y BAJO. así que me puse$V_{REF}$en el medio entre dos estados de voltaje de entrada, pero el comparador no cambió su salida.

Pero, ¿no debería el comparador cambiar su salida incluso por una ligera diferencia de voltaje entre dos entradas? De acuerdo con la ecuación, que se aplica a los dispositivos amplificadores de estructura diferencial, como el comparador y el amplificador operacional, mi declaración es correcta. Esta ecuación queda de la siguiente manera:

Además, si diseñara un amplificador de estructura diferencial simple con componentes discretos, que probablemente tendría una ganancia de bucle abierto mucho menor y otras deficiencias, una ligera diferencia de voltaje entre dos entradas daría como resultado una diferencia de voltaje mucho mayor en su salida.

NOTA: También intenté reemplazar este circuito comparador integrado con amplificadores operacionales TL072 y LM358, donde ambos indican un comportamiento similar.

¿Alguna idea si este comportamiento es normal en todos los amplificadores operacionales y comparadores? ¿De qué otra manera podría comparar la señal de entrada, que varía solo por unos pocos 10 mV si no es así?