LM331 Guide complet: Tension de précision aux convertisseurs de fréquence
Catalogue
Description LM331
Le LM331 est une puce intégrée haute performance et relativement faible produite par NS Company aux États-Unis.Il peut être utilisé comme convertisseur de fréquence à tension de précision, convertisseur A / J, modulation et démodulation de fréquence linéaire, intégrateur de longue date et autres dispositifs connexes.Le LM331 utilise un nouveau circuit de référence d'énergie compensé par la température, qui offre une précision extrêmement élevée sur toute la plage de température de fonctionnement et jusqu'à une tension d'alimentation de 4,0 V. Le LM331 a une large plage dynamique de 100 dB;Sa linéarité est également excellente, avec une distorsion maximale non linéaire inférieure à 0,01%, et il maintient de bonnes performances de linéarité même aux fréquences de fonctionnement aussi faibles que 0,1 Hz.De plus, sa précision de conversion est également assez élevée, la résolution numérique peut atteindre 12 bits.En termes d'application, la conception de circuits externes de LM331 est relativement simple, et il est facile de former des circuits de conversion tels que V / F ou F / V en accédant seulement quelques composants externes.Dans le même temps, en raison de la conception optimisée de ses circuits internes, la précision de conversion peut également être bien garantie.
Alternatives et équivalents:
• AS331
• LM3310SQ
Fonctions et rôles de LM331
La fonction principale de LM331 est de convertir le signal analogique d'entrée en sortie de fréquence.Il utilise un comparateur interne et un oscillateur à tension (VCO) pour atteindre cette fonction.Lorsque le signal d'entrée dépasse le seuil défini, le comparateur sortira un signal de haut niveau, provoquant une augmentation de la fréquence de sortie du VCO.Au contraire, lorsque le signal d'entrée est inférieur au seuil, le comparateur sortira un signal de bas niveau, provoquant une diminution de la fréquence de sortie du VCO.Par conséquent, la puce LM331 peut convertir la taille du signal d'entrée en un changement de la fréquence de sortie.
LM331 dispose d'un large éventail d'applications en équipement de mesure, de contrôle et de communication.Par exemple, lors de la mesure des quantités physiques telles que la température et l'humidité, la puce LM331 peut être utilisée pour convertir le signal de sortie du capteur en un signal de fréquence pour un traitement numérique pratique.De plus, il peut également être utilisé dans les systèmes de communication numérique pour convertir les signaux analogiques en signaux numériques, améliorant ainsi les performances et la fiabilité anti-ingérence du système.
Schéma de bloc interne LM331
Le circuit interne de LM331 est principalement composé d'un comparateur d'entrée, d'un tube de pilote de sortie, d'une bascule RS, d'un commutateur de courant, d'un comparateur de synchronisation, d'un transistor de réinitialisation, d'un tube de protection de sortie, d'un circuit de référence de bande de bande et d'un circuit source de courant de précision.Le tube du pilote de sortie adopte un formulaire de collecteur ouvert.Par conséquent, en sélectionnant un courant logique approprié et une résistance externe, l'utilisateur peut modifier de manière flexible le niveau logique de l'impulsion de sortie pour s'adapter aux besoins de différents circuits logiques tels que TTL, DTL, CMOS, etc. En outre, LM331 peut être alimenté parsoit une double alimentation ou une alimentation unique.Il a une large plage de tension de fonctionnement et peut fonctionner entre 4V et 40V, et la tension de sortie peut être aussi élevée que 40V.Dans le même temps, LM331 a également la fonction de prévenir le court-circuit VCC pour assurer le fonctionnement sûr du circuit.
Principe de travail de LM331
Le noyau du LM331 est un comparateur de tension basé sur la technologie CMOS, dont la sortie est introduite dans un condensateur de correction externe et une source de courant intégrée.Lorsque la tension d'entrée est égale à la tension de référence interne, le niveau de sortie du comparateur de tension est inversé.Ce processus contrôle le gain du signal d'entrée à travers une boucle de rétroaction négative, générant ainsi une onde rectangulaire avec une amplitude fixe et une période de modification à l'extrémité de sortie.De plus, le LM331 est équipé d'un circuit de générateur de pente logarithmique spécial.Ce circuit convertit la différence entre la tension d'entrée et la tension de référence en un delta de fréquence, permettant une conversion de tension à fréquence précise.Dans le même temps, LM331 fournit 4 plages de mesure programmables pour répondre aux besoins de différents scénarios d'application.Ce qui mérite d'être mentionné, c'est que LM331 permet également aux utilisateurs d'ajuster les temps de montée et de baisse de la forme d'onde de sortie à travers des résistances externes.Cette caractéristique améliore non seulement sa flexibilité, mais aide également à atteindre une plus grande précision et stabilité.
Circuit d'application de LM331
L'image ci-dessus est un circuit de conversion de tension / fréquence composé de LM331 et d'autres composants.LM331 est un circuit intégré de conversion de tension / fréquence monolithique qui intègre la tension de référence, le commutateur de courant, le comparateur et les fonctions de bascule de référence sur puce.Afin d'étendre la plage de mesure, un amplificateur opérationnel A1 est ajouté au circuit.Le courant de référence IR est défini par (RL + R (RPL)).Étant donné que la tension de référence interne est de 1,9 V, IR = 1,9 V / (RL + R (RPL)).La plage de réglage habituelle se situe entre 100 μA et 500 μA.
De plus, le courant moyen I à la sortie (broche 1) du commutateur de courant est égal au courant d'entrée II.Pour le circuit de charge et de décharge sur puce, lorsque la tension de charge atteint un certain seuil de la tension d'alimentation (comme 2/3 de la tension d'alimentation), le circuit est réinitialisé, de sorte que la largeur d'impulsion est égale à 1,1 /R4C3.Étant donné que le courant d'entrée II est égal à 1,1 / R4 x C3 x F0 x IR, le courant d'entrée II est proportionnel à la fréquence d'oscillation F0, c'est-à-dire que la fréquence de sortie F0 est proportionnelle à l'interface utilisateur de tension d'entrée.
Applications spécifiques de LM331
Le LM331 est largement utilisé dans une variété d'applications qui nécessitent de convertir la tension d'entrée en signaux de fréquence.Voici plusieurs zones d'application courantes de LM331:
Synthèse de fréquence
LM331 peut être utilisé dans les applications de synthèse de fréquence.En connectant plusieurs LM331 en série ou en parallèle, la sortie synthétisée de plusieurs fréquences peut être réalisée.Ceci est d'une grande importance dans certaines applications qui nécessitent des signaux multi-fréquences, tels que les systèmes de communication, les générateurs de signaux, etc.
Mesure de la fréquence
LM331 peut convertir la tension d'entrée en une sortie de fréquence proportionnelle à la tension d'entrée, il a donc une large gamme d'applications dans le domaine de la mesure de la fréquence.Par exemple, dans l'instrumentation, LM331 peut être utilisé pour mesurer la fréquence de tension, le courant, la température et d'autres paramètres, et fournir le signal de fréquence à un circuit d'affichage ou d'un autre circuit de traitement pour le traitement et l'affichage.
Numérisation des signaux analogiques
Dans le processus de numérisation des signaux analogiques, LM331 peut convertir le signal analogique en une représentation de fréquence d'un signal numérique.Ceci est très utile dans les applications qui nécessitent un traitement numérique des signaux analogiques, tels que l'acquisition de données, le traitement sonore et d'autres champs.
Générateur de forme d'onde
Étant donné que LM331 peut convertir la tension d'entrée en un signal de fréquence, il peut être utilisé comme composant central du générateur de forme d'onde.En ajustant la tension d'entrée, LM331 peut produire des signaux de différentes fréquences, générant ainsi diverses formes d'onde, telles que les ondes sinusoïdales, les ondes carrées, les ondes de triangle, etc.
Précautions pour l'utilisation de LM331
Lorsque vous utilisez LM331, il existe plusieurs considérations importantes à considérer:
Protection des circuits: Nous pouvons ajouter les circuits de protection nécessaires, tels que les régulateurs de tension, les condensateurs du filtre à alimentation et les diodes de protection sur tension, etc., pour protéger le LM331 contre les interférences et les dommages environnementaux externes.
Impédance d'entrée: LM331 a une impédance d'entrée élevée, généralement entre 10kΩ et 100kΩ.Lors de la conception du circuit, nous devons choisir l'impédance d'entrée appropriée pour assurer la stabilité et la précision du signal d'entrée.
Tension d'entrée: lors de l'utilisation du LM331, nous devons nous assurer que la tension d'entrée se situe dans la plage de fonctionnement spécifiée et maintenir sa stabilité.Assurez-vous d'éviter la tension d'entrée hors de la plage spécifiée pour éviter d'endommager le LM331.
Protection de décharge électrostatique: le LM331 contient des pièces sensibles électrostatiques.Par conséquent, pendant le fonctionnement, évitez de toucher directement les parties sensibles de la puce et prenez des mesures de protection électrostatique appropriées pour éviter d'endommager la puce causée par la décharge électrostatique.
Tension d'alimentation: le LM331 nécessite généralement une seule alimentation, avec une tension d'alimentation allant de 3V à 30V.Nous devons nous assurer que la tension d'alimentation fournie à LM331 est dans la plage spécifiée et a une stabilité et une fiabilité suffisantes.
Stabilité de la température: Les performances du LM331 sont grandement affectées par la température.Par conséquent, lorsqu'ils sont utilisés dans des environnements avec de grandes variations de température, nous devons accorder une attention particulière à l'effet de la température sur le LM331 et nous pouvons devoir prendre des mesures de compensation de température pour améliorer sa stabilité.
Questions fréquemment posées [FAQ]
1. Quel est le coût de LM331 en Inde?
Convertisseur de fréquence de tension LM331 0-10V en module de conversion 0-10 kHz à Rs 199.00.
2. Qu'est-ce que LM331?
La famille des convertisseurs de tension à fréquence LM231 / LM331 est idéalement adaptée à une utilisation dans des circuits simples à faible coût pour la conversion analogique-numérique, la conversion de fréquence de précision à la tension, l'intégration à long terme, la modulation de fréquence linéaire ou la démolation,et de nombreuses autres fonctions.
3. Comment fonctionne LM331?
Le pilote de sortie de LM331 adopte le formulaire de collecteur ouvert, de sorte que le niveau logique de l'impulsion de sortie peut être modifié de manière flexible en sélectionnant le courant logique et une résistance externe pour s'adapter à différents circuits logiques tels que TTL, DTL et CMOS.
4. Qu'est-ce que le convertisseur de fréquence de tension et de fréquence à l'aide de LM331?
Ce convertisseur de tension à la fréquence fournit le train d'impulsions de sortie à une fréquence précisément proportionnelle à la tension d'entrée appliquée.Le LM331 peut fonctionner à des alimentations aussi faibles que 4,0 V et être modifiés par la fréquence de sortie de 1 Hz à 100 kHz.
5. Quelle est l'utilisation du convertisseur LM331 V à F?
Ce convertisseur de tension à la fréquence fournit le train d'impulsions de sortie à une fréquence précisément proportionnelle à la tension d'entrée appliquée.Le LM331 peut fonctionner à des alimentations aussi faibles que 4,0 V et être modifiés par la fréquence de sortie de 1 Hz à 100 kHz.