LM331是美国NS公司生产的性能价格比较高的集成芯片,可用作精密频率电压转换器、A/ D 转换器、线性频率调制解调、长时间积分器及其他相关器来自件。LM33360百科1 采用了新的温度补偿能隙基准电路, 在示整个工作温度范围内和低到 4.0V 远副露引电源电压下都有极高的精度。LM331 龙东过贵的动态范围宽, 可达 100dB ; 线性度好, 最大非线性失真小于 0.01% ,工作频率低到0.1Hz时尚有较好的线性;变换精度高,数字分辨率可达12位;外接电路简单，只需接入几个外部元件就可方便构成 V/F 或 F/V 等变换电路,并且容易保证转换精度。
- 外文名称 LM331
- 性质 集成芯片
- 产地 美国NS公司
- 失真 小于 0.01%
器件功能
LM331 器件管脚图 引脚号 | 引脚名 | 功能 |
1 | Current Out往航高拉故号条沉守盾put | 电流输出 |
2 | Ref Current | 基准电流 |
3 | Fr来自equency Output | 频率输出 |
4 | GND | 接地 |
5 | R/C | 360百科 接 RC 定时电路 |
6 | Thresholod | 阈值 |
7 | Comparator Input | 比较输入 |
8 | V兰台设源心演次半台S | 电源 |
内部功能
LM331 的内部电路组白将成如右图所示由输入比较器、定时比较器、R-S 触发器、输出驱动管、复零晶体管、能隙基准电路、精密电流源电路、电流开关、输出保护管等部分组成输出驱动管采用集电极开路形式,因而可以通过选择逻辑电流和外接电阻,灵活改变输出脉冲的逻辑电平,以适配 TTL、DTL 和 CMOS 等不同的逻辑电路。LM331 可采用双电源或单电源供电,可工作在 4.0~40V 之间,输出可高达 40V,而且可以防止 Vcc 短路。
LM331 内部功能图
工作原理
上图是由 LM331 组成的电压-频率变换电系抓光路。外接电阻 Rt 、Ct和定时来自比较器、复零晶体管、R-S触发器等构成单稳定时电路。当输入端 360百科Vi+输入一正电压时,输入比较器输出高电平,使R-S触发器置位,Q输出高电平,输出驱动管导通,输出端fo为逻辑低电平,同时,电流开关打向右边,电流源 IR 对电容CL 充改船电。此时由于复零晶体管截止取胜著病然,电源 Vcc 也通过电阻 Rt 对电容 Ct 充电。当电容 Ct 两端充电电压大于 Vcc 的2/3 时,定时比较器输出一高电平, 使 R-S 触发器复位,Q 输出低电平,输出驱动管截止,输出端 fo 为逻辑高电平,同时,清坚试米杆观式复零晶体管导通,电容 Ct 通过复零晶体管迅速放电;电流开关打向左边,电容 CL 对电阻 RL放电。当电容 CL 放电电压等于输入电压 Vi 时,输入比较器再次输出高电平,使 R-S触发器置位,如此反复循材浓源板部溶速些纸斗环,构成自激振荡。 右图画出了电容 Ct、 CL 充放电和聚航效输出脉冲 f0 的波形。设电容 CL 的充电时间为 t1,放电时间为 t2,则根据电容 CL 上电荷平衡的原理,我们有:
电压-频率变换器工作原理 (IR-VL/RL)t1=t2VL/RL 右图为电容充放电输出波形图:
从上式可得:
f0=1/(t1+t2)=VL/(RLIRt1)
实际上,该电路的VL 在很少的范围内(大约10mV)波动,因此, 可认为VL=Vi,故上式可以表
示为:
f0==Vi/(RLIRt1)
可见,输出脉冲频率 f0 与输入电压 Vi成正比,从而实现了电压-频率变换。式中 IR 由内部
基准电压源供给日错的 1.90V 参考电压和外接电阻 Rs 决定饭后值垂拉体,IR=1.90/Rs,改变 Rs 的值,可调节
电路的转换增益,t1 由定时元件 Rt 和 Ct 决定,其关系是:t1=1.1R说选江件径tCt, 典型值
Rt=6.8kΩ,C味t=0.01µF,t1 =7.5µs。由 f0=Vi/(RLIRt)可知,电阻 Rs、RL、Rt 和电容 Ct 联布才销属林日频美货存直
接影响转换结果 f0,因频绝兴油范半父银架道苏此对元件的精度要有一定的假市商底深其态振要求,可根据转换精度适当选择。电容
CL 对转换结演溶西取掌差西参果虽然没有直接的影响。但应选择漏电流小的电容器告示介。电阻 R1 和电容 C1 组
成低通滤波器, 可减少输入电压中的干军假频扰脉冲, 有利于提高转换精度。
应矿挥曲吸星开用
右图由两块LM331组成的遥测电路。在人员不能进入或不易进入的场合，通过传感器将被测量转换为电身念言压，经运算放大器放大为0~10V电压信号，由LM331 进行V/F变换为脉冲信号，通过长双绞线传输到测量室，在测量室内通过光电耦合器转换为幅 量室而造成的线路衰减或干扰，提高测量精度。
LM331与单片机接口电路 当前，12 位以上的A/D转换器的价格仍较昂贵，用V/F变换器来代替A/D转换器，在要求速度不太高的场合是一种较好的选择。用LM331 构成的A/D变换器采集系统接口电路如图6 所示。 从传感器来的毫伏级的电压信号经低温漂运算放大器INA101 放大到0~10V后加到V/F变换器LM331的输入端，从频率输出端f0输出的频率信号加到单片机 8031 的输入端T1上。根据分辨率的要求利用软件(限于篇幅，程序部分略)处理，最后得到A/D转换的结果。
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