LM331 umfassender Leitfaden: Präzisionsspannung zu Frequenzwandlern
Katalog
LM331 Beschreibung
Der LM331 ist eine Hochleistungs- und relativ kostengünstige integrierte Chip, die von NS Company in den USA produziert wird.Es kann als Präzisionsfrequenz-Spannungs-Wandler, A/D-Wandler, lineare Frequenzmodulation und Demodulation, langjähriger Integrator und andere verwandte Geräte verwendet werden.Der LM331 verwendet einen neuen temperaturkompensierten Energie-Lücken-Referenzkreis, der eine extrem hohe Genauigkeit über den gesamten Betriebstemperaturbereich und eine Versorgungsspannung von 4,0 V bietet. Der LM331 hat einen weiten Dynamikbereich von 100 dB.Seine Linearität ist auch ausgezeichnet, mit einer maximalen nichtlinearen Verzerrung von weniger als 0,01 Prozent und hält selbst bei Betriebsfrequenzen eine gute Linearitätsleistung bei.Darüber hinaus ist seine Umwandlungsgenauigkeit auch ziemlich hoch, die digitale Auflösung kann 12 Bit erreichen.In Bezug auf die Anwendung ist das externe Schaltungsdesign von LM331 relativ einfach und es ist einfach, Konvertierungsschaltungen wie V/F oder F/V zu bilden, indem nur wenige externe Komponenten zugegriffen werden.Gleichzeitig kann die Konversionsgenauigkeit aufgrund des optimierten Designs seiner internen Schaltungen ebenfalls gut garantiert werden.
Alternativen und Äquivalente:
• AS331
• LM3310SQ
Funktionen und Rollen von LM331
Die Hauptfunktion von LM331 besteht darin, das analoge Eingangssignal in die Frequenzausgabe umzuwandeln.Es verwendet einen internen Komparator und einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO), um diese Funktion zu erreichen.Wenn das Eingangssignal den festgelegten Schwellenwert überschreitet, gibt der Komparator ein hochrangiges Signal aus, wodurch die Ausgangsfrequenz des VCO erhöht wird.Im Gegenteil, wenn das Eingangssignal niedriger als der Schwellenwert ist, gibt der Komparator ein Signal auf niedriger Ebene aus, wodurch die Ausgangsfrequenz des VCO abnimmt.Daher kann der LM331 -Chip die Größe des Eingangssignals in eine Änderung der Ausgangsfrequenz umwandeln.
LM331 verfügt über eine breite Palette von Anwendungen in Bezug auf Mess-, Steuerungs- und Kommunikationsgeräte.Bei der Messung physikalischer Größen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit kann der LM331 -Chip verwendet werden, um das Ausgangssignal des Sensors in ein Frequenzsignal für eine bequeme digitale Verarbeitung umzuwandeln.Darüber hinaus kann es auch in digitalen Kommunikationssystemen verwendet werden, um analoge Signale in digitale Signale umzuwandeln, wodurch die Anti-Interferenz-Leistung und -zuverlässigkeit des Systems verbessert wird.
LM331 internes Blockdiagramm
Die interne Schaltung von LM331 besteht hauptsächlich aus einem Eingangsvergleich, einem Ausgangstreiberrohr, einem RS-Flip-Flop, einem Stromschalter, einem Zeitvergleich, dem Transistor, einem Ausgangsschutzrohr, einer Bandgap-Referenzschaltung und dem Präzisionsstromquellschaltungskreis.Das Ausgangs-Treiberrohr nimmt ein offenes Formular an.Durch die Auswahl geeigneter logischer Strom und externer Widerstand kann der Benutzer die Logikpegel des Ausgangsimpulses flexibel ändern, um sich an die Anforderungen verschiedener Logikschaltungen wie TTL, DTL, CMOs usw. anzupassenEntweder zwei Stromversorgung oder einzelne Stromversorgung.Es hat einen breiten Betriebsspannungsbereich und kann zwischen 4 V und 40 V betrieben werden, und die Ausgangsspannung kann bis zu 40 V betragen.Gleichzeitig hat LM331 auch die Funktion, VCC -Kurzschlüsse zu verhindern, um den sicheren Betrieb der Schaltung zu gewährleisten.
Arbeitsprinzip von LM331
Der Kern des LM331 ist ein Spannungsvergleich, der auf der CMOS-Technologie basiert, deren Ausgabe in einen externen Korrekturkondensator und ein integriertes Stromquelle eingespeist wird.Wenn die Eingangsspannung gleich der internen Referenzspannung ist, wird der Ausgangsniveau des Spannungsvergleichs invertiert.Dieser Prozess steuert die Verstärkung des Eingangssignals durch eine negative Rückkopplungsschleife, wodurch eine rechteckige Welle mit einer festen Amplitude und einer Änderungszeit am Ausgangsende erzeugt wird.Darüber hinaus ist der LM331 mit einer speziellen logarithmischen Steigungsgeneratorschaltung ausgestattet.Diese Schaltung wandelt die Differenz zwischen der Eingangsspannung und der Referenzspannung in ein Frequenzdelta um und ermöglicht eine präzise Umwandlung von Spannung zu Frequenz.Gleichzeitig bietet LM331 4 programmierbare Messbereiche, um den Anforderungen verschiedener Anwendungsszenarien gerecht zu werden.Erwähnenswertes ist, dass LM331 auch Benutzern auch die Anstiegs- und Fallzeiten der Ausgangswellenform durch externe Widerstände einstellen kann.Diese Funktion verbessert nicht nur ihre Flexibilität, sondern trägt auch dazu bei, eine größere Genauigkeit und Stabilität zu erzielen.
Anwendungskreis von LM331
Das obige Bild ist eine Spannung/Frequenzumwandlungsschaltung, die aus LM331 und anderen Komponenten besteht.LM331 ist eine monolithische Spannung/Frequenzumwandlung integrierter Schaltkreis, die Referenzspannung, Stromschalter, Vergleicher und Flip-Flop-Funktionen auf den Chip-1,9 V integriert.Um den Messbereich zu erweitern, wird der Schaltung ein A1 -Betriebsverstärker hinzugefügt.Der Referenzstrom IR wird durch (rl+r (rpl)) eingestellt.Da die interne Referenzspannung 1,9 V beträgt, ist Ir = 1,9 V/(Rl+R (RPL)).Der übliche Einstellbereich liegt zwischen 100 & mgr; A und 500 μA.
Zusätzlich ist der durchschnittliche Strom I am Ausgang (Pin 1) des Stromschalters gleich dem Eingangsstrom II.Für die Lade- und Entladungskreis für die Chip-Lade- und -entladung, wenn die Ladespannung einen bestimmten Schwellenwert der Stromversorgungsspannung (z. B. 2/3 der Stromversorgungsspannung) erreicht, wird der Schaltkreis zurückgesetzt, soR4C3.Da der Eingangsstrom II gleich 1,1/R4 x C3 x F0 x IR ist, ist der Eingangsstrom II proportional zur Oszillationsfrequenz F0, dh die Ausgangsfrequenz F0 ist proportional zur Eingangsspannungs -UI.
Spezifische Anwendungen von LM331
Der LM331 wird in einer Vielzahl von Anwendungen häufig verwendet, bei denen die Eingangsspannung in Frequenzsignale umgewandelt werden muss.Im Folgenden finden Sie mehrere gemeinsame Anwendungsbereiche von LM331:
Frequenzsynthese
LM331 kann in Frequenzsyntheseanwendungen verwendet werden.Durch Anschließen mehrerer LM331s in Reihe oder parallel kann der synthetisierte Ausgang mehrerer Frequenzen erreicht werden.Dies ist in einigen Anwendungen, die Multifrequenzsignale erfordern, von großer Bedeutung, wie Kommunikationssysteme, Signalgeneratoren usw.
Frequenzmessung
LM331 kann die Eingangsspannung in einen Frequenzausgang proportional zur Eingangsspannung umwandeln, sodass sie im Bereich der Frequenzmessung einen weiten Anwendungsbereich aufweist.In der Instrumentierung kann beispielsweise LM331 verwendet werden, um die Frequenz von Spannung, Strom, Temperatur und anderen Parametern zu messen und das Frequenzsignal für eine Anzeige oder eine andere Verarbeitungsschaltung für die Verarbeitung und Anzeige bereitzustellen.
Digitalisierung von analogen Signalen
Bei der Digitalisierung von analogen Signalen kann LM331 das analoge Signal in eine Frequenzdarstellung eines digitalen Signals umwandeln.Dies ist sehr nützlich bei Anwendungen, die eine digitale Verarbeitung analoge Signale wie Datenerfassung, Schallverarbeitung und andere Bereiche erfordern.
Wellenformgenerator
Da LM331 die Eingangsspannung in ein Frequenzsignal umwandeln kann, kann sie als Kernkomponente des Wellenformgenerators verwendet werden.Durch Anpassen der Eingangsspannung kann LM331 Signale unterschiedlicher Frequenzen ausgeben, wodurch verschiedene Wellenformen erzeugt werden, z. B. Sinuswellen, Quadratwellen, Dreieckswellen usw.
Vorsichtsmaßnahmen für die Verwendung von LM331
Bei der Verwendung von LM331 sind einige wichtige Überlegungen zu berücksichtigen:
Schaltungsschutz: Wir können die erforderlichen Schutzschaltungen wie Spannungsregulatoren, Stromversorgungskungs Kondensatoren und Überspannungsschutzdioden usw. hinzufügen, um die LM331 vor externen Umweltinterferenzen und -beschädigungen zu schützen.
Eingangsimpedanz: LM331 hat eine hohe Eingangsimpedanz, normalerweise zwischen 10 kΩ und 100k Ω.Beim Entwerfen der Schaltung sollten wir die entsprechende Eingangsimpedanz auswählen, um die Stabilität und Genauigkeit des Eingangssignals zu gewährleisten.
Eingangsspannung: Bei Verwendung des LM331 sollten wir sicherstellen, dass die Eingangsspannung innerhalb des angegebenen Betriebsbereichs liegt und ihre Stabilität beibehält.Vermeiden Sie unbedingt die Eingangsspannung aus dem angegebenen Bereich, um Schäden am LM331 zu verhindern.
Elektrostatischer Entladungsschutz: Der LM331 enthält elektrostatische empfindliche Teile.Vermeiden Sie daher, während des Betriebs die empfindlichen Teile des Chips direkt zu berühren und entsprechende elektrostatische Schutzmaßnahmen durchzuführen, um eine Schädigung des durch elektrostatischen Entladung verursachten Chips zu verhindern.
Versorgungsspannung: Der LM331 benötigt normalerweise eine einzelne Stromversorgung, wobei eine Versorgungsspannung zwischen 3 V und 30 V liegt.Wir müssen sicherstellen, dass die an LM331 bereitgestellte Stromversorgungsspannung innerhalb des angegebenen Bereichs liegt und ausreichend Stabilität und Zuverlässigkeit aufweist.
Temperaturstabilität: Die Leistung des LM331 wird stark von der Temperatur beeinflusst.Daher müssen wir in Umgebungen mit großen Temperaturschwankungen besondere Aufmerksamkeit auf die Auswirkung der Temperatur auf das LM331 achten und möglicherweise Temperaturkompensationsmaßnahmen ergreifen, um die Stabilität zu verbessern.
Häufig gestellte Fragen [FAQ]
1. Was kostet LM331 in Indien?
LM331-Spannungsfrequenzwandler 0-10 V bis 0-10 kHz Konvertierungsmodul bei Rs 199,00.
2. Was ist LM331?
Die LM231/LM331-Familie von Spannung zu Frequenzwandlern eignetund viele andere Funktionen.
3. Wie funktioniert LM331?
Der Ausgangstreiber von LM331 nimmt das Open-Collector-Formular an, sodass der Logikpegel des Ausgangsimpulses flexibel geändert werden kann, indem der Logikstrom und der externe Widerstand ausgewählt werden, um sich an verschiedene Logikkreise wie TTL, DTL und CMOs anzupassen.
4. Was ist die Spannung zum Frequenzwandler mit LM331?
Diese Spannung zum Frequenzwandler liefert den Ausgangsimpulszug bei einer Frequenz, die genau proportional zur angelegten Eingangsspannung ist.Der LM331 kann bei Netzteilen von nur 4,0 V betrieben und die Ausgangsfrequenz von 1 Hz auf 100 kHz verändert werden.
5. Wie nutzen LM331 V zum F -Konverter?
Diese Spannung zum Frequenzwandler liefert den Ausgangsimpulszug bei einer Frequenz, die genau proportional zur angelegten Eingangsspannung ist.Der LM331 kann bei Netzteilen von nur 4,0 V betrieben und die Ausgangsfrequenz von 1 Hz auf 100 kHz verändert werden.