na 2024/08/28 15,278

LM331 Komplexný sprievodca: Presné napätie pre konvertory frekvencií

Katalóg

LM331 Opis

Ten LM331 je vysoko výkonný a relatívne lacný integrovaný čip vyrobený spoločnosťou NS Company v Spojených štátoch.Môže sa použiť ako presný prevodník frekvencie a napätia, prevodník A/D, modulácia lineárnej frekvencie a demodulácia, dlhoročný integrátor a ďalšie súvisiace zariadenia.LM331 využíva nový referenčný obvod energie kompenzovaného teplotou, ktorý poskytuje extrémne vysokú presnosť v celom rozsahu prevádzkovej teploty a až do napájacieho napätia 4,0 V. LM331 má široký dynamický rozsah 100 dB;Jeho linearita je tiež vynikajúca, s maximálnym nelineárnym skreslením menším ako 0,01 percenta a udržiava dobrý výkon linearity aj pri prevádzkových frekvenciách až 0,1 Hz.Okrem toho je jej presnosť konverzie tiež pomerne vysoká, digitálne rozlíšenie môže dosiahnuť 12 bitov.Pokiaľ ide o aplikáciu, dizajn externého obvodu LM331 je relatívne jednoduchý a je ľahké tvoriť konverzné obvody, ako sú V/F alebo F/V, prístupom k iba niekoľkým externým komponentom.Zároveň môže byť dobre zaručená aj v dôsledku optimalizovaného dizajnu svojich vnútorných obvodov.

Alternatívy a ekvivalenty:

• AS331

• LM3310SQ

Funkcie a úlohy LM331

Hlavnou funkciou LM331 je premena vstupného analógového signálu na frekvenčný výstup.Na dosiahnutie tejto funkcie používa interný komparátor a oscilátor riadený napätím (VCO).Keď vstupný signál presahuje prahovú hodnotu, porovnávač výstupuje na vysokej úrovni, čo spôsobí zvýšenie výstupnej frekvencie VCO.Naopak, keď je vstupný signál nižší ako prahová hodnota, porovnávač výstupuje signálom nízkej úrovne, čo spôsobí zníženie výstupnej frekvencie VCO.Preto čip LM331 môže previesť veľkosť vstupného signálu na zmenu výstupnej frekvencie.

LM331 má širokú škálu aplikácií v oblasti merania, riadenia a komunikačného zariadenia.Napríklad pri meraní fyzikálnych množstiev, ako je teplota a vlhkosť, môže byť čip LM331 použitý na prevod výstupného signálu senzora na frekvenčný signál na vhodné digitálne spracovanie.Okrem toho sa môže použiť aj v digitálnych komunikačných systémoch na prevod analógových signálov na digitálne signály, čím sa zlepší výkon anti-interferencie a spoľahlivosť systému.

LM331 Interný blokový diagram

Vnútorný obvod LM331 sa skladá hlavne z porovnávača vstupu, výstupnej trubice vodiča, klopného obvodu RS, prúdového spínača, porovnávača načasovania, reset tranzistora, výstupnej ochrannej trubice, referenčného obvodu BandGAP a obvodu zdrojového prúdového prúdu.Výstupná trubica ovládača prijíma formulár s otvoreným kolektorom.Preto výberom vhodného logického prúdu a externého odporu môže užívateľ flexibilne zmeniť logickú úroveň výstupného impulzu, aby sa prispôsobil potrebám rôznych logických obvodov, ako sú TTL, DTL, CMOS atď.buď dvojitý napájací zdroj alebo jedno napájanie.Má široký rozsah prevádzkového napätia a môže pracovať medzi 4 V až 40 V a výstupné napätie môže byť až 40 V.Zároveň má LM331 tiež funkciu zabránenia skratu VCC na zabezpečenie bezpečnej prevádzky obvodu.

Pracovný princíp LM331

Jadrom LM331 je porovnávač napätia založený na technológii CMOS, ktorého výstup sa privádza do externého korekčného kondenzátora a vstavaného prúdového zdroja.Ak sa vstupné napätie rovnajú vnútornému referenčnému napätiu, výstupná úroveň porovnávača napätia sa obráti.Tento proces riadi zisk vstupného signálu prostredníctvom zápornej slučky spätnej väzby, čím generuje obdĺžnikovú vlnu s pevnou amplitúdou a zmenou periódy na výstupnom konci.Okrem toho je LM331 vybavený špeciálnym logaritmickým obvodom generátora svahu.Tento obvod prevádza rozdiel medzi vstupným napätím a referenčným napätím na deltu frekvencie, čo umožňuje presné konverziu napätia na frekvenciu.Zároveň LM331 poskytuje 4 programovateľné meracie rozsahy, ktoré vyhovujú potrebám rôznych scenárov aplikácií.Za zmienku stojí, že LM331 tiež umožňuje používateľom upravovať časy vzostupu a pádu výstupného tvaru vlny cez externé odpory.Táto funkcia nielen zvyšuje jej flexibilitu, ale tiež pomáha dosiahnuť väčšiu presnosť a stabilitu.

Aplikačný obvod LM331

Obrázok vyššie je konverzný obvod napätia/frekvencie zložený z LM331 a ďalších komponentov.LM331 je integrovaný obvod konverzie monolitického napätia/frekvencie, ktorý integruje referenčné napätie 1,9V na čipe, funkcie prúdového prepínača, porovnávača a flip-floP.Aby sa rozšíril rozsah merania, do obvodu sa pridá prevádzkový zosilňovač A1.Referenčný prúd IR je nastavený podľa (RL+R (rpl)).Pretože vnútorné referenčné napätie je 1,9 V, IR = 1,9 V/(RL+R (RPL)).Obvyklý rozsah nastavenia je medzi 100 uA a 500 uA.

Okrem toho sa priemerný prúd I na výstupe (PIN 1) prúdového spínača rovná vstupnému prúdu II.V prípade obvodu nabíjacieho obvodu na čipe a vypúšťaní, keď napätie nabíjania dosiahne určitú prahovú hodnotu napájacieho napätia (napríklad 2/3 napájacieho napätia), obvod sa resetuje, takže šírka impulzu sa rovná 1.1/R4C3.Pretože vstupný prúd II sa rovná 1,1/r4 x C3 x f0 x Ir, vstupný prúd II je úmerný kmitačnej frekvencii F0, to znamená, že výstupná frekvencia F0 je úmerná vstupnému UI.

Špecifické aplikácie LM331

LM331 sa široko používa v rôznych aplikáciách, ktoré vyžadujú premenu vstupného napätia na frekvenčné signály.Nasleduje niekoľko bežných oblastí aplikácie LM331:

Syntéza frekvencie

LM331 sa môže použiť vo frekvenčných aplikáciách syntézy.Pripojením viacerých LM331 v sérii alebo paralelnom je možné dosiahnuť syntetizovaný výstup viacerých frekvencií.V niektorých aplikáciách to má veľký význam, ktoré vyžadujú viacfrekvenčné signály, ako sú komunikačné systémy, generátory signálu atď.

Frekvencia

LM331 môže previesť vstupné napätie na frekvenčný výstup úmerný vstupnému napätiu, takže má široký rozsah aplikácií v oblasti merania frekvencie.Napríklad v prístrojovom zariadení sa LM331 môže použiť na meranie frekvencie napätia, prúdu, teploty a iných parametrov a na poskytnutie frekvenčného signálu na displej alebo iný spracovateľský obvod na spracovanie a zobrazenie.

Digitalizácia analógových signálov

V procese digitalizácie analógových signálov môže LM331 previesť analógový signál na frekvenčné znázornenie digitálneho signálu.Je to veľmi užitočné v aplikáciách, ktoré vyžadujú digitálne spracovanie analógových signálov, ako je získavanie údajov, spracovanie zvuku a ďalšie polia.

Generátor vlny

Pretože LM331 môže previesť vstupné napätie na frekvenčný signál, môže sa použiť ako základná súčasť generátora vlny.Úpravou vstupného napätia môže LM331 výstupné signály rôznych frekvencií, čím vytvára rôzne tvary vlny, ako sú sínusové vlny, štvorcové vlny, trojuholníkové vlny atď.

Preventívne opatrenia na použitie LM331

Pri použití LM331 je potrebné zvážiť niekoľko dôležitých úvah:

Ochrana obvodov: Môžeme pridať potrebné ochranné obvody, ako sú regulátory napätia, kondenzátory filtra napájania a diódy na ochranu nadmerného napätia atď. Na ochranu LM331 pred vonkajším rušením a poškodením životného prostredia.

Vstupná impedancia: LM331 má vysokú vstupnú impedanciu, zvyčajne medzi 10 kΩ a 100 kΩ.Pri navrhovaní obvodu by sme si mali zvoliť vhodnú vstupnú impedanciu, aby sme zaistili stabilitu a presnosť vstupného signálu.

Vstupné napätie: Pri používaní LM331 by sme mali zabezpečiť, aby vstupné napätie bolo v určenom prevádzkovom rozsahu a udržali si jeho stabilitu.Nezabudnite sa vyhnúť vstupnému napätiu zo špecifikovaného rozsahu, aby ste zabránili poškodeniu LM331.

Ochrana elektrostatického výboja: LM331 obsahuje elektrostatické časti.Preto sa počas prevádzky vyhnite priamo dotýkania sa citlivých častí čipu priamo a prijmeme vhodné opatrenia na ochranu elektrostatickej ochrany, aby sa zabránilo poškodeniu čipu spôsobeného elektrostatickým vypúšťaním.

Napájacie napätie: LM331 zvyčajne vyžaduje jediný napájací zdroj s napájacím napätím v rozmedzí od 3 V do 30 V.Musíme zabezpečiť, aby napájacie napájacie napájacie napájanie poskytnuté LM331 bolo v rámci určeného rozsahu a má dostatočnú stabilitu a spoľahlivosť.

Stabilita teploty: Výkon LM331 je veľmi ovplyvnený teplotou.Preto, keď sa použijete v prostrediach s veľkými variáciami teploty, musíme venovať osobitnú pozornosť účinku teploty na LM331 a možno bude potrebné prijať opatrenia na kompenzáciu teploty, aby sa zlepšila jej stabilita.

Často kladené otázky [FAQ]

1. Aké sú náklady na LM331 v Indii?

LM331 Frekvenčný konvertor napätia 0-10V na 0-10KHz konverzný modul pri 199,00 Rs.

2. Čo je LM331?

Rodina prevodníkov napätia na frekvenciu LM231/LM331 je ideálna na použitie v jednoduchých nízkonákladových obvodoch pre konverziu analóg-digitálnu, presnú konverziu frekvencie na napätie, dlhodobá integrácia, modulácia lineárnej frekvencie alebo demodulácia,a mnoho ďalších funkcií.

3. Ako funguje LM331?

Výstupný ovládač LM331 prijíma formulár s otvoreným kolektorom, takže logická úroveň výstupného impulzu je možné flexibilne zmeniť výberom logického prúdu a externého odporu, aby sa prispôsobil rôznym logickým obvodom, ako sú TTL, DTL a CMOS.

4. Čo je prevodník napätia na frekvenčný prevodník pomocou LM331?

Toto napätie na frekvenčný prevodník poskytuje výstupný impulzový vlak pri frekvencii presne úmernej k použitému vstupnému napätiu.LM331 môže pracovať pri napájacích zdrojoch už nízko ako 4,0 V a môže sa zmeniť výstupná frekvencia z 1 Hz na 100 kHz.

5. Aké je použitie LM331 V na F prevodník?

Toto napätie na frekvenčný prevodník poskytuje výstupný impulzový vlak pri frekvencii presne úmernej k použitému vstupnému napätiu.LM331 môže pracovať pri napájacích zdrojoch už nízko ako 4,0 V a môže sa zmeniť výstupná frekvencia z 1 Hz na 100 kHz.