LM331 Kompleksowy przewodnik: Precyzyjne napięcie do konwerterów częstotliwości

Katalog

LM331 Opis

. LM331 jest wysokowydajnym i stosunkowo niedrogim zintegrowanym chipem produkowanym przez firmę NS w Stanach Zjednoczonych.Może być stosowany jako precyzyjny konwerter częstotliwości do napięcia, konwerter A/D, modulację częstotliwości liniowej i demodulacja, wieloletni integrator i inne powiązane urządzenia.LM331 wykorzystuje nowy obwód odniesienia z przekąski energetycznej, który zapewnia wyjątkowo wysoką dokładność w całym zakresie temperatur roboczych i do napięcia zasilania 4,0 V. LM331 ma szeroki zakres dynamiczny 100 dB;Jego liniowość jest również doskonała, z maksymalnym zniekształceniem nieliniowym mniejszym niż 0,01 procent i utrzymuje dobrą wydajność liniowości, nawet przy częstotliwościach roboczych tak niskich jak 0,1 Hz.Ponadto jego dokładność konwersji jest również dość wysoka, rozdzielczość cyfrowa może osiągnąć 12 bitów.Pod względem zastosowania projekt obwodu zewnętrznego LM331 jest stosunkowo prosty i łatwo jest utworzyć obwody konwersji, takie jak V/F lub F/V, uzyskując dostęp tylko do kilku komponentów zewnętrznych.Jednocześnie, ze względu na zoptymalizowany projekt obwodów wewnętrznych, dokładność konwersji może być również dobrze zagwarantowana.

Alternatywy i odpowiedniki:

• AS331

• • LM3310SQ

Funkcje i role LM331

Główną funkcją LM331 jest konwersja wejściowego sygnału analogowego na wyjście częstotliwości.Wykorzystuje wewnętrzny komparator i oscylator kontrolowany napięciem (VCO) do osiągnięcia tej funkcji.Gdy sygnał wejściowy przekroczy próg ustawiony, komparator wyświetli sygnał wysokiego poziomu, powodując zwiększenie częstotliwości wyjściowej VCO.Przeciwnie, gdy sygnał wejściowy jest niższy niż próg, komparator wyświetli sygnał niskiego poziomu, powodując zmniejszenie częstotliwości wyjściowej VCO.Dlatego układ LM331 może przekonwertować rozmiar sygnału wejściowego na zmianę częstotliwości wyjściowej.

LM331 ma szeroki zakres zastosowań w urządzeniach pomiarowych, kontroli i komunikacji.Na przykład przy pomiarze wielkości fizycznych, takich jak temperatura i wilgotność, układ LM331 może być użyty do konwersji sygnału wyjściowego czujnika na sygnał częstotliwości dla wygodnego przetwarzania cyfrowego.Ponadto można go również wykorzystać w cyfrowych systemach komunikacyjnych do konwersji sygnałów analogowych na sygnały cyfrowe, poprawiając w ten sposób wydajność przeciw interferencji i niezawodność systemu.

Wewnętrzny schemat blokowy LM331

Wewnętrzny obwód LM331 składa się głównie z komparatora wejściowego, rurki kierowcy wyjściowej, Flip-Flop RS, przełącznika prądu, komparatora czasu, tranzystora resetowania, rurki ochrony wyjściowej, obwodu odniesienia bandgap i obwodu źródła prądu precyzyjnego.Rurka kierowcy wyjściowej przyjmuje formularz otwartego kolekcjonera.Dlatego, wybierając odpowiedni prąd logiczny i rezystor zewnętrzny, użytkownik może elastycznie zmienić poziom logiczny impulsu wyjściowego, aby dostosować się do potrzeb różnych obwodów logicznych, takich jak TTL, DTL, CMOS itp. Ponadto LM331 może być zasilany przezPodwójny zasilacz lub pojedynczy zasilacz.Ma szeroki zakres napięcia roboczego i może działać między 4 V do 40 V, a napięcie wyjściowe może wynosić nawet 40 V.Jednocześnie LM331 ma również funkcję zapobiegania zwarciu VCC w celu zapewnienia bezpiecznego działania obwodu.

Zasada pracy LM331

Rdzeniem LM331 jest komparator napięcia oparty na technologii CMOS, której wyjściu jest podawane do zewnętrznego kondensatora korekcyjnego i wbudowanego źródła prądu.Gdy napięcie wejściowe jest równe wewnętrznemu napięciu odniesienia, poziom wyjściowy komparatora napięcia jest odwrócony.Ten proces kontroluje wzmocnienie sygnału wejściowego przez ujemną pętlę sprzężenia zwrotnego, generując w ten sposób falę prostokątną o stałej amplitudzie i zmieniając okres na końcu wyjściowym.Ponadto LM331 jest wyposażony w specjalny obwód generatora nachylenia logarytmicznego.Ten obwód przekształca różnicę między napięciem wejściowym a napięciem odniesienia w deltę częstotliwości, umożliwiając precyzyjne konwersję napięcia na częstotliwość.Jednocześnie LM331 zapewnia 4 programowalne zakresy pomiarów w celu zaspokojenia potrzeb różnych scenariuszy aplikacji.Warto wspomnieć, że LM331 pozwala również użytkownikom dostosować czas wzrostu i upadku przebiegu wyjściowego przez rezystory zewnętrzne.Ta funkcja nie tylko zwiększa swoją elastyczność, ale także pomaga osiągnąć większą dokładność i stabilność.

Obwód zastosowania LM331

Powyższe zdjęcie to obwód konwersji napięcia/częstotliwości złożony z LM331 i innych komponentów.LM331 jest monolitycznym obwodem zintegrowanym napięciem/częstotliwością, który integruje funkcje odniesienia, przełącznik prądu, przełącznik prądu, przełącznik prądu, komparator i flip-flop.Aby rozszerzyć zakres pomiaru, do obwodu dodaje się wzmacniacz operacyjny A1.Prąd odniesienia IR jest ustawiony przez (RL+R (RPL)).Ponieważ wewnętrzne napięcie odniesienia wynosi 1,9 V, IR = 1,9 V/(RL+R (RPL)).Zwykły zakres ustawień wynosi od 100 μA do 500 μA.

Ponadto średni prąd I przy wyjściu (pin 1) przełącznika prądu jest równy prądowi wejściowe II.W przypadku obwodu ładunku i rozładowania na chipie, gdy napięcie ładowania osiągnie określony próg napięcia zasilania (takiego jak 2/3 napięcia zasilania), obwód jest resetowany, więc szerokość impulsu jest równa 1,1/R4C3.Ponieważ prąd wejściowy II jest równy 1,1/r4 x c3 x f0 x ir, prąd wejściowy II jest proporcjonalny do częstotliwości oscylacji F0, to znaczy częstotliwość wyjściowa F0 jest proporcjonalna do interfejsu napięcia wejściowego.

Określone zastosowania LM331

LM331 jest szeroko stosowany w różnych zastosowaniach, które wymagają przekształcenia napięcia wejściowego w sygnały częstotliwości.Poniżej znajduje się kilka powszechnych obszarów zastosowania LM331:

Synteza częstotliwości

LM331 może być stosowany w zastosowaniach syntezy częstotliwości.Łącząc wiele LM331 w szeregu lub równolegle, można osiągnąć zsyntetyzowane wyjście wielu częstotliwości.Ma to ogromne znaczenie w niektórych aplikacjach, które wymagają sygnałów wielorakotencyjnych, takich jak systemy komunikacyjne, generatory sygnałów itp.

Pomiar częstotliwości

LM331 może przekonwertować napięcie wejściowe na wyjście częstotliwości proporcjonalne do napięcia wejściowego, więc ma szeroki zakres zastosowań w polu pomiaru częstotliwości.Na przykład w instrumentacji LM331 może być używany do pomiaru częstotliwości napięcia, prądu, temperatury i innych parametrów oraz zapewnienia sygnału częstotliwości do wyświetlania lub innego obwodu przetwarzania do przetwarzania i wyświetlania.

Digitalizacja sygnałów analogowych

W procesie digitalizacji sygnałów analogowych LM331 może przekonwertować sygnał analogowy na reprezentację częstotliwości sygnału cyfrowego.Jest to bardzo przydatne w aplikacjach, które wymagają cyfrowego przetwarzania sygnałów analogowych, takich jak akwizycja danych, przetwarzanie dźwięku i inne pola.

Generator fali

Ponieważ LM331 może przekonwertować napięcie wejściowe na sygnał częstotliwości, może być ono używane jako element rdzenia generatora przebiegu.Regulując napięcie wejściowe, LM331 może wysyłać sygnały o różnych częstotliwościach, generując w ten sposób różne przebiegi, takie jak fale sinusoidalne, fale kwadratowe, fale trójkąta itp.

Środki ostrożności dotyczące stosowania LM331

Korzystając z LM331, należy wziąć pod uwagę kilka ważnych rozważań:

Ochrona obwodu: Możemy dodać niezbędne obwody ochrony, takie jak regulatory napięcia, kondensatory filtra zasilającego oraz diody ochrony nadmiernego napięcia itp., Aby chronić LM331 przed zewnętrznymi zakłóceniami i uszkodzeniami środowiska.

Impedancja wejściowa: LM331 ma wysoką impedancję wejściową, zwykle od 10 kΩ do 100 kΩ.Podczas projektowania obwodu powinniśmy wybrać odpowiednią impedancję wejściową, aby zapewnić stabilność i dokładność sygnału wejściowego.

Napięcie wejściowe: Podczas korzystania z LM331 powinniśmy upewnić się, że napięcie wejściowe mieści się w określonym zakresie roboczym i zachować jego stabilność.Pamiętaj, aby uniknąć napięcia wejściowego z określonego zakresu, aby zapobiec uszkodzeniu LM331.

Ochrona elektrostatycznej rozładowania: LM331 zawiera części wrażliwe elektrostatyczne.Dlatego podczas pracy unikaj bezpośrednio dotykania wrażliwych części układu i podejmij odpowiednie środki ochrony elektrostatycznej, aby zapobiec uszkodzeniu układu spowodowanego wyładowaniem elektrostatycznym.

Napięcie zasilania: LM331 zwykle wymaga pojedynczego zasilania, z napięciem zasilania od 3 V do 30 V.Musimy upewnić się, że napięcie zasilania dostarczone do LM331 mieści się w określonym zakresie i ma wystarczającą stabilność i niezawodność.

Stabilność temperatury: na wydajność LM331 ma duży wpływ na temperaturę.Dlatego, gdy jest stosowany w środowiskach o dużych zmianach temperatury, musimy zwrócić szczególną uwagę na wpływ temperatury na LM331 i może wymagać podjęcia środków kompensacji temperatury w celu poprawy jego stabilności.

Często zadawane pytania [FAQ]

1. Jaki jest koszt LM331 w Indiach?

LM331 Przekształcenie częstotliwości napięcia 0-10 V na 0-10 kHz moduł konwersji w Rs 199.00.

2. Co to jest LM331?

Rodzina LM231/LM331 konwerterów napięcia do częstotliwości idealnie nadaje się do stosowania w prostych tanich obwodach do konwersji analogowo-cyfrowej, precyzyjnej konwersji częstotliwości do napięcia, długoterminowej integracji, modulacji częstotliwości liniowej lub demodulacji,i wiele innych funkcji.

3. Jak działa LM331?

Sterownik wyjściowy LM331 przyjmuje formularz otwartego kolekcjonera, więc poziom logiczny impulsu wyjściowego można elastycznie zmienić, wybierając prąd logiczny i rezystancję zewnętrzną w celu dostosowania do różnych obwodów logicznych, takich jak TTL, DTL i CMOS.

4. Jakie jest napięcie do konwertera częstotliwości przy użyciu LM331?

To napięcie do konwertera częstotliwości zapewnia wyjściowy pociąg impulsu o częstotliwości dokładnie proporcjonalnej do przyłożonego napięcia wejściowego.LM331 może działać przy zasilaczy tak niskiej, jak 4,0 V i być zmieniająca częstotliwość wyjściową z 1 Hz na 100 kHz.

5. Jakie jest zastosowanie LM331 V do konwertera F?

To napięcie do konwertera częstotliwości zapewnia wyjściowy pociąg impulsu o częstotliwości dokładnie proporcjonalnej do przyłożonego napięcia wejściowego.LM331 może działać przy zasilaczy tak niskiej, jak 4,0 V i być zmieniająca częstotliwość wyjściową z 1 Hz na 100 kHz.