LM331 Guía integral: voltaje de precisión a convertidores de frecuencia
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Descripción LM331
El LM331 es un chip integrado de alto rendimiento y de bajo costo producido por NS Company en los Estados Unidos.Se puede utilizar como convertidor de frecuencia a voltaje de precisión, convertidor A/D, modulación y demodulación de frecuencia lineal, integrador a largo plazo y otros dispositivos relacionados.El LM331 utiliza un nuevo circuito de referencia de brecha de energía de temperatura compensada, que proporciona una precisión extremadamente alta en todo el rango de temperatura de funcionamiento y hasta un voltaje de suministro de 4.0 V. El LM331 tiene un amplio rango dinámico de 100 dB;Su linealidad también es excelente, con una distorsión no lineal máxima de menos del 0.01 por ciento, y mantiene un buen rendimiento de linealidad incluso a frecuencias de operación tan bajas como 0.1 Hz.Además, su precisión de conversión también es bastante alta, la resolución digital puede alcanzar 12 bits.En términos de aplicación, el diseño de circuito externo de LM331 es relativamente simple, y es fácil formar circuitos de conversión como V/F o F/V mediante el acceso solo a unos pocos componentes externos.Al mismo tiempo, debido al diseño optimizado de sus circuitos internos, la precisión de la conversión también puede estar bien garantizada.
Alternativas y equivalentes:
• AS331
• LM3310SQ
Funciones y roles de LM331
La función principal de LM331 es convertir la señal analógica de entrada en salida de frecuencia.Utiliza un comparador interno y un oscilador controlado por voltaje (VCO) para lograr esta función.Cuando la señal de entrada excede el umbral establecido, el comparador generará una señal de alto nivel, lo que provocará que la frecuencia de salida del VCO aumente.Por el contrario, cuando la señal de entrada es más baja que el umbral, el comparador emitirá una señal de bajo nivel, lo que provocará que la frecuencia de salida del VCO disminuya.Por lo tanto, el chip LM331 puede convertir el tamaño de la señal de entrada en un cambio en la frecuencia de salida.
LM331 tiene una amplia gama de aplicaciones en equipos de medición, control y comunicación.Por ejemplo, al medir cantidades físicas como la temperatura y la humedad, el chip LM331 se puede usar para convertir la señal de salida del sensor en una señal de frecuencia para un procesamiento digital conveniente.Además, también se puede utilizar en sistemas de comunicación digital para convertir las señales analógicas en señales digitales, mejorando así el rendimiento anti-interferencia y la confiabilidad del sistema.
Diagrama de bloques interno LM331
El circuito interno de LM331 se compone principalmente de un comparador de entrada, tubo de controlador de salida, flip-flop RS, interruptor de corriente, comparador de tiempo, transistor de reinicio, tubo de protección de salida, circuito de referencia de banda de banda y circuito de fuente de corriente de precisión.El tubo del controlador de salida adopta un formulario de colector abierto.Por lo tanto, al seleccionar una resistencia lógica de corriente y externa apropiada, el usuario puede cambiar de manera flexible el nivel lógico del pulso de salida para adaptarse a las necesidades de diferentes circuitos lógicos como TTL, DTL, CMOS, etc. Además, LM331 puede ser alimentado porya sea una fuente de alimentación dual o una sola fuente de alimentación.Tiene un amplio rango de voltaje de funcionamiento y puede operar entre 4V y 40 V, y el voltaje de salida puede ser tan alto como 40V.Al mismo tiempo, LM331 también tiene la función de prevenir el cortocircuito de VCC para garantizar el funcionamiento seguro del circuito.
Principio de trabajo de LM331
El núcleo del LM331 es un comparador de voltaje basado en la tecnología CMOS, cuya salida se alimenta a un condensador de corrección externo y una fuente de corriente incorporada.Cuando el voltaje de entrada es igual al voltaje de referencia interno, el nivel de salida del comparador de voltaje está invertido.Este proceso controla la ganancia de la señal de entrada a través de un circuito de retroalimentación negativa, generando así una onda rectangular con una amplitud fija y un período de cambio en el extremo de salida.Además, el LM331 está equipado con un circuito de generador de pendiente logarítmico especial.Este circuito convierte la diferencia entre el voltaje de entrada y el voltaje de referencia en un delta de frecuencia, lo que permite una conversión precisa de voltaje a frecuencia.Al mismo tiempo, LM331 proporciona 4 rangos de medición programables para satisfacer las necesidades de diferentes escenarios de aplicación.Lo que vale la pena mencionar más es que LM331 también permite a los usuarios ajustar los tiempos de aumento y caída de la forma de onda de salida a través de resistencias externas.Esta característica no solo mejora su flexibilidad, sino que también ayuda a lograr una mayor precisión y estabilidad.
Circuito de aplicación de LM331
La imagen de arriba es un circuito de conversión de voltaje/frecuencia compuesto por LM331 y otros componentes.LM331 es un circuito integrado de conversión de frecuencia/voltaje monolítico que integra las funciones de referencia de 1.9V de 1.9V en chip, interruptor de corriente, comparador y flip-flop.Para expandir el rango de medición, se agrega un amplificador operativo A1 al circuito.La corriente de referencia IR se establece por (RL+R (RPL)).Dado que el voltaje de referencia interno es 1.9V, IR = 1.9V/(RL+R (RPL)).El rango de configuración habitual es de entre 100 μA y 500 μA.
Además, la corriente promedio I en la salida (pin 1) del interruptor de corriente es igual a la corriente de entrada II.Para el circuito de carga y descarga en chip, cuando el voltaje de carga alcanza un cierto umbral del voltaje de la fuente de alimentación (como 2/3 del voltaje de la fuente de alimentación), el circuito se restablece, por lo que el ancho del pulso es igual a 1.1/R4C3.Dado que la corriente de entrada II es igual a 1.1/r4 x C3 x f0 x IR IR, la corriente de entrada II es proporcional a la frecuencia de oscilación F0, es decir, la frecuencia de salida F0 es proporcional a la interfaz de usuario de voltaje de entrada.
Aplicaciones específicas de LM331
El LM331 se usa ampliamente en una variedad de aplicaciones que requieren convertir el voltaje de entrada en señales de frecuencia.Las siguientes son varias áreas de aplicación comunes de LM331:
Síntesis de frecuencia
LM331 se puede usar en aplicaciones de síntesis de frecuencia.Al conectar múltiples LM331 en serie o paralelo, se puede lograr la salida sintetizada de múltiples frecuencias.Esto es de gran importancia en algunas aplicaciones que requieren señales multifrequenciado, como sistemas de comunicación, generadores de señales, etc.
Medición de frecuencia
LM331 puede convertir el voltaje de entrada en una salida de frecuencia proporcional al voltaje de entrada, por lo que tiene una amplia gama de aplicaciones en el campo de medición de frecuencia.Por ejemplo, en la instrumentación, LM331 se puede usar para medir la frecuencia de voltaje, corriente, temperatura y otros parámetros, y proporcionar la señal de frecuencia a una pantalla u otro circuito de procesamiento para el procesamiento y la visualización.
Digitalización de señales analógicas
En el proceso de digitalización de señales analógicas, LM331 puede convertir la señal analógica en una representación de frecuencia de una señal digital.Esto es muy útil en aplicaciones que requieren el procesamiento digital de señales analógicas, como la adquisición de datos, el procesamiento de sonido y otros campos.
Generador de forma de onda
Dado que LM331 puede convertir el voltaje de entrada en una señal de frecuencia, puede usarse como el componente central del generador de forma de onda.Al ajustar el voltaje de entrada, LM331 puede generar señales de diferentes frecuencias, generando así varias formas de onda, como ondas sinusoidales, ondas cuadradas, ondas de triángulo, etc.
Precauciones para usar LM331
Al usar LM331, hay varias consideraciones importantes a considerar:
Protección del circuito: podemos agregar los circuitos de protección necesarios, como reguladores de voltaje, condensadores de filtro de fuente de alimentación y diodos de protección contra el voltaje, etc., para proteger el LM331 de la interferencia y el daño ambiental externo.
Impedancia de entrada: LM331 tiene una alta impedancia de entrada, generalmente entre 10kΩ y 100kΩ.Al diseñar el circuito, debemos elegir la impedancia de entrada apropiada para garantizar la estabilidad y la precisión de la señal de entrada.
Voltaje de entrada: cuando se usa el LM331, debemos asegurarnos de que el voltaje de entrada esté dentro del rango operativo especificado y mantener su estabilidad.Asegúrese de evitar el voltaje de entrada fuera del rango especificado para evitar daños al LM331.
Protección de descarga electrostática: el LM331 contiene partes sensibles electrostáticas.Por lo tanto, durante la operación, evite tocar las partes sensibles del chip directamente y tome las medidas de protección electrostática apropiadas para evitar daños al chip causado por la descarga electrostática.
Voltaje de suministro: el LM331 generalmente requiere una sola fuente de alimentación, con un voltaje de suministro que varía de 3V a 30V.Necesitamos asegurarnos de que el voltaje de la fuente de alimentación proporcionado a LM331 esté dentro del rango especificado y tenga suficiente estabilidad y confiabilidad.
Estabilidad de la temperatura: el rendimiento del LM331 se ve muy afectado por la temperatura.Por lo tanto, cuando se usamos en entornos con grandes variaciones de temperatura, debemos prestar especial atención al efecto de la temperatura en el LM331 y es posible que deba tomar medidas de compensación de temperatura para mejorar su estabilidad.
Preguntas frecuentes [Preguntas frecuentes]
1. ¿Cuál es el costo de LM331 en India?
Convertidor de frecuencia de voltaje LM331 0-10V a 0-10kHz Módulo de conversión en Rs 199.00.
2. ¿Qué es LM331?
La familia LM231/LM331 de convertidores de voltaje a frecuencia es ideal para su uso en circuitos simples de bajo costo para conversión analógica a digital, conversión de frecuencia a voltaje de precisión, integración a largo plazo, modulación o demodulación de frecuencia lineal o demodulación,y muchas otras funciones.
3. ¿Cómo funciona LM331?
El controlador de salida de LM331 adopta el formulario de colector abierto, por lo que el nivel lógico del pulso de salida puede cambiarse de manera flexible seleccionando la corriente lógica y la resistencia externa para adaptarse a diferentes circuitos lógicos como TTL, DTL y CMOS.
4. ¿Cuál es el convertidor de voltaje a la frecuencia usando LM331?
Este voltaje al convertidor de frecuencia proporciona el tren de pulso de salida a una frecuencia con precisión proporcional al voltaje de entrada aplicado.El LM331 puede operar en suministros de energía tan bajos como 4.0V y cambiar la frecuencia de salida de 1Hz a 100kHz.
5. ¿De qué sirve el convertidor LM331 V a F?
Este voltaje al convertidor de frecuencia proporciona el tren de pulso de salida a una frecuencia con precisión proporcional al voltaje de entrada aplicado.El LM331 puede operar en suministros de energía tan bajos como 4.0V y cambiar la frecuencia de salida de 1Hz a 100kHz.