Что это вообще за LM331?
Боб Пиз особенно любил схемы преобразователей напряжения в частоту. Я сделал вамп на его письме в моей собственной статье. Если вы хотите измерить напряжение в удаленном месте, может быть проще отправить серию импульсов по длинному проводу, чем отправлять само напряжение. Импульсы более устойчивы к шуму, и вы можете удалить шум из импульсного сигнала проще, чем пытаться исключить шум из чистого аналогового напряжения. Цепи V-to-F также имеют большой динамический диапазон и могут работать на частоте в несколько десятков десятков раз.
Для измерения частоты последовательности импульсов достаточно микроконтроллера или логической схемы с использованием дешевого точного кристалла. Это может быть более рентабельно, чем измерение напряжения, когда вам нужен точный эталонный чип.
Тем не менее, ваша система все равно может иметь точную ссылку. Когда я разрабатывал автомобильное диагностическое оборудование в HP, я заметил: «Вам нужен камень и референс».
Это было бойким сокращением, чтобы сказать, что вам нужен кварцевый осциллятор для точного времени и хороший эталон для измерения напряжения. С этими двумя вы можете получить ток, мощность и многое другое, что вы хотите измерить. В некотором смысле, использование преобразователя V-to-F означает, что вы навязываете эталонное требование сенсорному чипу. Если вы можете разработать точную схему V-F, вам не нужен отдельный эталонный чип.
Сказать, что V-to-F имеет большой динамический диапазон, значит сказать, что выходной сигнал очень линейный. Он точен в широком диапазоне входных напряжений и выходных частот. Это очень много по сравнению с головной болью, связанной с обеспечением точности системы дискретных данных независимо от диапазона входного напряжения. Как только вы добавите в систему аттенюаторы и усилители диапазона, все становится довольно сложно и сложно.
Я пытался использовать аналоговые переключатели для создания аттенюатора в том диагностическом оборудовании HP, над которым работал.
У меня были всевозможные проблемы с паразитной емкостью и проблемами с точностью, поэтому я позвонил Джиму Уильямсу из Linear Technology, которая теперь является частью Analog Devices. Он спросил, что я услышал, когда изменил вертикальный диапазон на своем прицеле Tektronix. Я сказал, что слышал щелканье реле. Уильямс сказал, что они использовали реле, поскольку создание твердотельного аттенюатора практически невозможно для высоких частот и напряжений. Использование преобразователя V-to-F может избавить вас от всех этих головных болей.
LM331 и V-to-F
1. Блок-схема LM331 представляет релаксационный генератор, частота которого изменяется при изменении входного напряжения. Выход представляет собой последовательность импульсов, а не прямоугольную волну; отсюда и однократность. (Любезно предоставлено Texas Instruments)
Чтобы понять, как преобразовать V-F, лучше всего начать с технического описания LM331. Раздел приложений был написан Pease.
Несколько примечаний по применению, опубликованных Texas Instruments, скорее всего, также были написаны Пизом. Все эти примечания связаны со страницей продукта LM331. Основное примечание к приложению «Универсальные монолитные V/F могут выполнять вычисления, а также преобразовывать с высокой точностью» было выпущено в 1980, одновременно с частью. В примечании к приложению показана как простая, так и подробная блок-схема детали (рис. 1 и 2) .
2. На более подробной блок-схеме LM331 показаны R-S-триггер, внутреннее опорное напряжение запрещенной зоны и токовое зеркало. Выходное напряжение запрещенной зоны доступно на контакте 2, который также используется для установки внутреннего токового зеркала с нагрузочным резистором. (Предоставлено Texas Instruments)
Вы также можете использовать LM331 для изготовления преобразователя частоты в напряжение. В примечании к приложению «Преобразователь частоты в напряжение использует выборку и хранение для улучшения отклика и пульсаций» показано, как удалить пульсации на выходе из схемы, сохраняя при этом быстрое время отклика.
Вы можете думать об этом как о форме синхронной демодуляции. Он производит выборку выходного напряжения в одной и той же точке пульсации сигнала. Эта заметка основывается на базовой заметке о приложении F-to-V: «ИС преобразователя V/F обеспечивают преобразование частоты в напряжение».
Еще одним дополнением к основному преобразователю V-F является преобразователь тока в частоту. Для этого есть еще одно приятное примечание к приложению: «Широкочастотные преобразователи тока в частоту». В примечаниях к приложению описаны способы использования присущего LM331 широкого динамического диапазона для создания схем, которые могут работать при входном токе до пикоампер. Хотя вам нужно добавить много схем, чтобы получить такую производительность, это свидетельствует об универсальности LM331.
3. Ребята из Boldport сделали отличный комплект на основе прикладной схемы Pease из таблицы данных LM331.
Просматривая ящики своего домашнего лабораторного стола, я обнаружил демонстрационную плату IC для преобразования напряжения в частоту LM331, предоставленную мне людьми из Boldport (рис.
3) . Доктор Саар Дример, художник-электронщик Boldport, упаковывает плату в удобный комплект, который вы можете заказать на его веб-сайте. В комплекте есть цитата Боба Пиза: «Мой любимый язык программирования — припой». Комплект основан на рис. 20 из техпаспорта LM331 (рис. 4) .
4. Эта схема LM331 является основой для комплекта Boldport. Комплект заменяет фотодиод фотоэлементом, добавляет выходной светодиод и снижает частоту, чтобы вы могли видеть мигание светодиода. (Любезно предоставлено Texas Instruments)
Drimer добавил выходной светодиод, чтобы вы могли видеть изменение выходной частоты. Еще одно отличие состоит в том, что, хотя Пиз назвал фототранзистор, в наборе Дримера используется фотопроводящая ячейка. Драймер также замедлил частоту, чтобы вы могли видеть мигание светодиода. У Мика Скотта есть видео сборки набора:
Искусство науки
Большинство из нас слышали о STEM (науке, технологии, инженерии и математике).
Впервые я услышал термин «STEAM» от своих приятелей из Evil Mad Scientist. Добавленная буква «А» означает «искусство». Болдпорт является сторонником художественной стороны инженерии, о чем свидетельствуют причудливые следы на печатной плате LM331 Pease. В то время как художественный аспект схем, кажется, расцветает, приятно знать, что аналоговые гении, такие как Джим Уильямс, десятилетия назад делали рабочие скульптуры из электронных схем. Лучший друг Уильямса, Лен Шерман из Maxim Integrated, даже составил книгу о различных творениях Уильямса 9.0017 (рис. 5) .
5. Вот один из рабочих электронных артов Джима Уильямса из книги, собранной его другом Леном Шерманом. Это как если бы грузовик Digi-Key врезался в скульптуру Александра Колдера. (С любезного разрешения Лена Шермана)
Мы, аналоговые люди, также знаем, что в теории цепей и в математике, лежащей в основе теории, есть искусство. Возможно, проще купить дешевый микроконтроллер от Microchip, TI или NXP, чем использовать LM331.
Дело в том, что дизайн и реализация LM331 заслуживают понимания только для того, чтобы вы знали принципы аналогового проектирования. В то время как чипы приходят и уходят, принципы аналоговых технологий неподвластны времени.
Circuits Схема преобразователя частоты в напряжение своими руками с использованием простых электронных схем LM331 IC —
by Areeba Arshad
12 375 просмотровПреобразователь частоты в напряжение преобразует синусоидальную входную частоту в выходное напряжение. В преобразователе частоты в напряжение базовая схема включает операционные усилители и RC-цепи. Операционные усилители выполняют обработку сигналов.
Мы обычно используем эти схемы преобразователя в местах, где мы должны отображать вращение какого-либо устройства с точки зрения показаний. Для этой цели эта схема преобразует частоту в напряжение и выдает выходной сигнал.
Для простоты мы можем построить схему, используя микросхемы. Кроме того, мы можем альтернативно использовать RC-цепи и операционные усилители.
Buy From Amazon
Hardware Components
The following components are required to make Frequency To Voltage Converter Circuit
| S.No | Component | Value | Qty |
|---|---|---|---|
| 1. | Макетная плата | 1 | |
| 2. | Электролитический конденсатор | 100 пф | 1 | 2 3. Блок питания0096 | 15v | 1 |
| 4. | LM331 IC | 1 | |
5. | Potentiometer | 5K | 1 |
| 6. | Resistors | 6.8k, 10k , 12k, 68k, 100k | 1, 2, 1, 1, 1 |
| 7. | Ceramic Capacitors | 470pf, 0.01uf | 1, 1 |
LM331 Pinout
For a detailed описание цоколевки, габаритных размеров и характеристик скачать техпаспорт на LM331
Схема преобразователя частоты в напряжение
Пояснение к работе
Рассмотрим принципиальную схему. Здесь напряжение на выходе пропорционально частоте на входе. LM331 – это 8-контактная микросхема. Источник подключается к контакту 8 и подает 15В. Контакты 3 и 4 соединяются с землей. Контакт 6 обеспечивает входную частоту, а контакт 1 обеспечивает выходное напряжение.
