基本介紹
- 外文名：LM331
- 性質：集成晶片
- 產地：美國NS公司
- 失真：小於 0.01%
器件功能,內部功能,工作原理,套用,
器件功能
LM331 器件管腳圖引腳號 | 引腳名 | 功能 |
1 | Current Output | 電流輸出 |
2 | Ref Current | 基準電流 |
3 | Frequency Output | 頻率輸出 |
4 | GND | 接地 |
5 | R/C | 接 RC 定時電路 |
6 | Thresholod | |
7 | Comparator Input | 比較輸入 |
8 | VS | 電源 |
內部功能
LM331 的內部電路組成如右圖所示由輸入比較器、定時比較器、R-S 觸發器、輸出驅動管、復零電晶體、能隙基準電路、精密電流源電路、電流開關、輸出保護管等部分組成輸出驅動管採用集電極開路形式,因而可以通過選擇邏輯電流和外接電阻,靈活改變輸出脈衝的邏輯電平,以適配 TTL、DTL 和 CMOS 等不同的邏輯電路。LM331 可採用雙電源或單電源供電,可工作在 4.0～40V 之間,輸出可高達 40V,而且可以防止 Vcc 短路。
LM331 內部功能圖
LM331 內部功能圖工作原理
上圖是由 LM331 組成的電壓—頻率變換電路。外接電阻 Rt 、Ct和定時比較器、復零電晶體、R-S觸發器等構成單穩定時電路。當輸入端 Vi+輸入一正電壓時,輸入比較器輸出高電平,使R-S觸發器置位,Q輸出高電平,輸出驅動管導通,輸出端fo為邏輯低電平,同時,電流開關打向右邊,電流源 IR 對電容CL 充電。此時由於復零電晶體截止,電源 Vcc 也通過電阻 Rt 對電容 Ct 充電。當電容 Ct 兩端充電電壓大於 Vcc 的2/3 時,定時比較器輸出一高電平, 使 R-S 觸發器復位,Q 輸出低電平,輸出驅動管截止,輸出端 fo 為邏輯高電平,同時,復零電晶體導通,電容 Ct 通過復零電晶體迅速放電;電流開關打向左邊,電容 CL 對電阻 RL放電。當電容 CL 放電電壓等於輸入電壓 Vi 時,輸入比較器再次輸出高電平,使 R-S觸發器置位,如此反覆循環,構成自激振盪。 右圖畫出了電容 Ct、 CL 充放電和輸出脈衝 f0 的波形。設電容 CL 的充電時間為 t1,放電時間為 t2,則根據電容 CL 上電荷平衡的原理,我們有:
電壓-頻率變換器工作原理
電壓-頻率變換器工作原理(IR-VL/RL)t1=t2VL/RL 右圖為電容充放電輸出波形圖：
從上式可得:
f0=1/(t1+t2)=VL/(RLIRt1)
實際上,該電路的VL 在很少的範圍內(大約10mV)波動,因此, 可認為VL=Vi,故上式可以表
示為:
f0==Vi/(RLIRt1)
可見,輸出脈衝頻率 f0 與輸入電壓 Vi成正比,從而實現了電壓-頻率變換。式中 IR 由內部
電路的轉換增益,t1 由定時元件 Rt 和 Ct 決定,其關係是：t1=1.1RtCt, 典型值
Rt=6.8kΩ,Ct=0.01µF,t1 =7.5µs。由 f0=Vi/(RLIRt)可知,電阻 Rs、RL、Rt 和電容 Ct 直
接影響轉換結果 f0,因此對元件的精度要有一定的要求,可根據轉換精度適當選擇。電容
CL 對轉換結果雖然沒有直接的影響。但應選擇漏電流小的電容器。電阻 R1 和電容 C1 組
成低通濾波器, 可減少輸入電壓中的干擾脈衝, 有利於提高轉換精度。
LM331與單片機接口電路