LM331 Guida completa: tensione di precisione a convertitori di frequenza
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Descrizione LM331
IL LM331 è un chip integrato ad alte prestazioni e relativamente a basso costo prodotto dalla NS Company negli Stati Uniti.Può essere usato come convertitore di frequenza a tensione di precisione, convertitore A/D, modulazione e demodulazione di frequenza lineare, integratore di lunga data e altri dispositivi correlati.L'LM331 utilizza un nuovo circuito di riferimento a GAP di energia compensata dalla temperatura, che fornisce una precisione estremamente elevata sull'intero intervallo di temperatura operativa e fino a una tensione di alimentazione di 4,0 V. L'LM331 ha un ampio intervallo dinamico di 100 dB;La sua linearità è anche eccellente, con una distorsione non lineare massima inferiore allo 0,01 per cento e mantiene buone prestazioni di linearità anche a frequenze operative fino a 0,1 Hz.Inoltre, anche la sua precisione di conversione è piuttosto elevata, la risoluzione digitale può raggiungere 12 bit.In termini di applicazione, la progettazione di circuiti esterni di LM331 è relativamente semplice ed è facile formare circuiti di conversione come V/F o F/V accedendo solo a pochi componenti esterni.Allo stesso tempo, a causa della progettazione ottimizzata dei suoi circuiti interni, l'accuratezza della conversione può anche essere ben garantita.
Alternative ed equivalenti:
• AS331
• LM3310Sq
Funzioni e ruoli di LM331
La funzione principale di LM331 è convertire il segnale analogico di ingresso in uscita in frequenza.Utilizza un comparatore interno e oscillatore controllato dalla tensione (VCO) per ottenere questa funzione.Quando il segnale di ingresso supera la soglia impostata, il comparatore emetterà un segnale di alto livello, causando l'aumento della frequenza di uscita del VCO.Al contrario, quando il segnale di ingresso è inferiore alla soglia, il comparatore emetterà un segnale di basso livello, causando la diminuzione della frequenza di uscita del VCO.Pertanto, il chip LM331 può convertire la dimensione del segnale di ingresso in una variazione della frequenza di uscita.
LM331 ha una vasta gamma di applicazioni nelle apparecchiature di misurazione, controllo e comunicazione.Ad esempio, quando si misurano quantità fisiche come temperatura e umidità, il chip LM331 può essere utilizzato per convertire il segnale di uscita del sensore in un segnale di frequenza per una comoda elaborazione digitale.Inoltre, può anche essere utilizzato nei sistemi di comunicazione digitale per convertire i segnali analogici in segnali digitali, migliorando così le prestazioni anti-interferenza e l'affidabilità del sistema.
Diagramma a blocchi interni LM331
Il circuito interno di LM331 è principalmente composto da un comparatore di ingresso, tubo di driver di uscita, flip-flop RS, interruttore di corrente, comparatore di temporizzazione, transistor di ripristino, tubo di protezione dell'uscita, circuito di riferimento a banda e circuito di sorgente di corrente di corrente di precisione.Il tubo del driver di output adotta un modulo di collettore aperto.Pertanto, selezionando la corrente logica appropriata e la resistenza esterna, l'utente può modificare in modo flessibile il livello logico dell'impulso di uscita per adattarsi alle esigenze di diversi circuiti logici come TTL, DTL, CMOS, ecc. Inoltre, LM331 può essere alimentatoo alimentazione doppia o alimentazione singola.Ha un ampio intervallo di tensione di funzionamento e può funzionare tra 4V a 40 V e la tensione di uscita può arrivare fino a 40 V.Allo stesso tempo, LM331 ha anche la funzione di prevenire il cortometraggio VCC per garantire il funzionamento sicuro del circuito.
Principio di lavoro di LM331
Il nucleo di LM331 è un comparatore di tensione basato sulla tecnologia CMOS, il cui output è immesso in un condensatore di correzione esterno e una sorgente di corrente integrata.Quando la tensione di ingresso è uguale alla tensione di riferimento interna, il livello di uscita del comparatore di tensione viene invertito.Questo processo controlla il guadagno del segnale di ingresso attraverso un circuito di feedback negativo, generando così un'onda rettangolare con un'ampiezza fissa e un periodo di modifica all'estremità di uscita.Inoltre, LM331 è dotato di uno speciale circuito del generatore di pendenza logaritmica.Questo circuito converte la differenza tra la tensione di ingresso e la tensione di riferimento in un delta di frequenza, consentendo una conversione precisa della tensione a frequenza.Allo stesso tempo, LM331 fornisce 4 intervalli di misurazione programmabili per soddisfare le esigenze di diversi scenari di applicazione.Ciò che vale più la pena menzionare è che LM331 consente anche agli utenti di regolare i tempi di aumento e di caduta della forma d'onda di uscita attraverso resistori esterni.Questa funzione non solo migliora la sua flessibilità, ma aiuta anche a raggiungere una maggiore precisione e stabilità.
Circuito di applicazione di LM331
L'immagine sopra è un circuito di conversione di tensione/frequenza composto da LM331 e altri componenti.LM331 è un circuito integrato di conversione di tensione/frequenza monolitica che integra la tensione di riferimento di 1,9 V on-chip, l'interruttore di corrente, il comparatore e le funzioni di flip-flop.Al fine di espandere l'intervallo di misurazione, un amplificatore operativo A1 viene aggiunto al circuito.La corrente di riferimento IR è impostata da (RL+R (RPL)).Poiché la tensione di riferimento interna è 1,9 V, IR = 1,9 V/(RL+R (RPL)).L'intervallo di impostazione abituale è compreso tra 100μA e 500μA.
Inoltre, la corrente media I all'uscita (pin 1) dell'interruttore di corrente è uguale alla corrente di ingresso II.Per il circuito di carica e scarico su chip, quando la tensione di ricarica raggiunge una determinata soglia della tensione di alimentazione (come 2/3 della tensione di alimentazione), il circuito viene ripristinato, quindi la larghezza dell'impulso è pari a 1,1/R4C3.Poiché la corrente di ingresso II è uguale a 1,1/R4 x C3 x F0 X IR, la corrente di ingresso II è proporzionale alla frequenza di oscillazione F0, ovvero la frequenza di uscita F0 è proporzionale all'interfaccia utente di tensione di ingresso.
Applicazioni specifiche di LM331
L'LM331 è ampiamente utilizzato in una varietà di applicazioni che richiedono la conversione della tensione di ingresso in segnali di frequenza.Di seguito sono riportate diverse aree di applicazione comuni di LM331:
Sintesi di frequenza
LM331 può essere utilizzato nelle applicazioni di sintesi di frequenza.Collegando più LM331 in serie o parallele, è possibile ottenere l'output sintetizzato di più frequenze.Ciò è di grande significato in alcune applicazioni che richiedono segnali multi-frequenza, come sistemi di comunicazione, generatori di segnale, ecc.
Misurazione della frequenza
LM331 può convertire la tensione di ingresso in un'uscita di frequenza proporzionale alla tensione di ingresso, quindi ha una vasta gamma di applicazioni nel campo della misurazione della frequenza.Ad esempio, nella strumentazione, LM331 può essere utilizzato per misurare la frequenza di tensione, corrente, temperatura e altri parametri e fornire il segnale di frequenza a un display o altro circuito di elaborazione per l'elaborazione e la visualizzazione.
Digitalizzazione di segnali analogici
Nel processo di digitalizzazione dei segnali analogici, LM331 può convertire il segnale analogico in una rappresentazione di frequenza di un segnale digitale.Ciò è molto utile nelle applicazioni che richiedono l'elaborazione digitale di segnali analogici, come l'acquisizione dei dati, l'elaborazione del suono e altri campi.
Generatore a forma d'onda
Poiché LM331 può convertire la tensione di ingresso in un segnale di frequenza, può essere utilizzato come componente centrale del generatore a forma d'onda.Regolando la tensione di ingresso, LM331 può uscita segnali di diverse frequenze, generando così varie forme d'onda, come onde sinusoidali, onde quadrate, onde triangolari, ecc.
Precauzioni per l'utilizzo di LM331
Quando si utilizza LM331, ci sono diverse considerazioni importanti da considerare:
Protezione del circuito: possiamo aggiungere i circuiti di protezione necessari, come regolatori di tensione, condensatori del filtro dell'alimentatore e diodi di protezione da sovratensione, ecc. Per proteggere l'LM331 da interferenze e danni ambientali esterni.
Impedenza di ingresso: LM331 ha un'impedenza di ingresso elevata, di solito tra 10kΩ e 100kΩ.Durante la progettazione del circuito, dovremmo scegliere l'impedenza di input appropriata per garantire la stabilità e l'accuratezza del segnale di ingresso.
Tensione di ingresso: quando si utilizza LM331, dovremmo assicurarci che la tensione di ingresso rientri nel raggio operativo specificato e mantenga la sua stabilità.Assicurati di evitare la tensione di ingresso dall'intervallo specificato per prevenire danni all'LM331.
Protezione da scarico elettrostatico: LM331 contiene parti sensibili elettrostatiche.Pertanto, durante il funzionamento, evitare di toccare direttamente le parti sensibili del chip e prendere appropriate misure di protezione elettrostatica per prevenire danni al chip causato da scarico elettrostatico.
Tensione di alimentazione: l'LM331 di solito richiede un singolo alimentatore, con una tensione di alimentazione che va da 3 V a 30 V.Dobbiamo garantire che la tensione di alimentazione fornita a LM331 rientri nell'intervallo specificato e abbia sufficiente stabilità e affidabilità.
Stabilità della temperatura: le prestazioni dell'LM331 sono notevolmente influenzate dalla temperatura.Pertanto, se utilizzati in ambienti con grandi variazioni di temperatura, dobbiamo prestare particolare attenzione all'effetto della temperatura sull'LM331 e potrebbe essere necessario adottare misure di compensazione della temperatura per migliorare la sua stabilità.
Domande frequenti [FAQ]
1. Qual è il costo di LM331 in India?
Convertitore di frequenza di tensione LM331 da 0-10V a 0-10kHz Modulo di conversione a Rs 199,00.
2. Cos'è LM331?
La famiglia LM231/LM331 di convertitori di tensione a frequenza è ideale per l'uso in semplici circuiti a basso costo per conversione da analogico a digitale, conversione frequenza a tensione di precisione, integrazione a lungo termine, modulazione di frequenza lineare o demodulamento,e molte altre funzioni.
3. Come funziona LM331?
Il driver di output di LM331 adotta il modulo di collettore aperto, quindi il livello logico dell'impulso di uscita può essere modificato in modo flessibile selezionando la corrente logica e la resistenza esterna per adattarsi a diversi circuiti logici come TTL, DTL e CMOS.
4. Qual è il convertitore di tensione a frequenza usando LM331?
Questa tensione al convertitore di frequenza fornisce il treno dell'impulso di uscita a una frequenza proprio proporzionale alla tensione di ingresso applicata.L'LM331 può funzionare ad alimentatori a partire da 4,0 V ed essere modificata la frequenza di uscita da 1Hz a 100kHz.
5. A che serve il convertitore LM331 V a F?
Questa tensione al convertitore di frequenza fornisce il treno dell'impulso di uscita a una frequenza proprio proporzionale alla tensione di ingresso applicata.L'LM331 può funzionare ad alimentatori a partire da 4,0 V ed essere modificata la frequenza di uscita da 1Hz a 100kHz.