LM2917電壓轉(zhuǎn)換器的原理及性能參數(shù)(精)

1、LM2917LM2917 電壓轉(zhuǎn)換器的原理及性能參數(shù)1.1.概述LM2917LM2917 為單片集成頻率電壓轉(zhuǎn)換器，芯片中包含了一個(gè) 高增益的運(yùn)算放大器/ /比較器，當(dāng)輸入頻率達(dá)到或超過(guò)某一給 定值時(shí)，輸出可用于驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)、指示燈或其它負(fù)載。內(nèi)含的 轉(zhuǎn)速計(jì)使用充電泵技術(shù)，對(duì)低紋波具有頻率倍增功能。另外 LM2917LM2917 還帶有完全的輸入保護(hù)電路。在零頻率輸入時(shí)， LM2917LM2917 的輸出邏輯擺幅為零。1.11.1 主要特點(diǎn)LM2917LM2917 具有以下特點(diǎn)：進(jìn)行頻率倍增時(shí)只需使用一個(gè)RCRC 網(wǎng)絡(luò)；芯片上具有齊納二極管調(diào)整電路，能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的頻率一電壓（電流）轉(zhuǎn)換；以地為參考

2、的轉(zhuǎn)速計(jì)輸入可直接與可變磁阻拾音器接口；運(yùn)算放大器/ /比較器采用浮動(dòng)晶體管輸出；50mA50mA 輸出陷流或驅(qū)動(dòng)能力， 可驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)、螺線管、測(cè)量計(jì)、 發(fā)光二極管等；對(duì)低紋波有頻率倍增功能；轉(zhuǎn)速計(jì)具有滯后、差分輸入或以地為參考的單端輸入； 線性度典型值為土 0.30.3%;以地為參考的轉(zhuǎn)速計(jì)具有完全的保護(hù)電路，不會(huì)受高于 VCCVCC值或低于地參考輸入的損傷。1.21.2 應(yīng)用領(lǐng)域LM2917LM2917 可應(yīng)用于以下領(lǐng)域：超速/ /低速檢測(cè)；頻率電壓轉(zhuǎn)換（轉(zhuǎn)速計(jì)）；測(cè)速表；手持式轉(zhuǎn)速計(jì)；速度監(jiān)測(cè)器；巡回控制；車(chē)門(mén)鎖定控制；離合控制；喇叭控制；觸摸或聲音開(kāi)關(guān)。1.31.3 電性能參數(shù)LM291

3、7LM2917 的主要電性能參數(shù)如表 1 1 所列。耶UM、 !?a霽:十SiAi 叫Uflfei 4i Zft4*ibi“6JU*.HiAIfl 1 - *M 1iff $jpfe, -i,11hr Ilk - -i |貼上 T 4口 賈 tvMilaitiA. * 4| *|4艸斥產(chǎn)，W1Agt. *4審眄* l* * 4*口ML 1 liivB1 *. = il v 1*i i- *A11| s|k *出 44 M j *Wt if! *jt_ flL_ a電M*w_ :_ _ L_2.2.工作原理-1;=;nI1HLJt-i卩冷5b bH 31Ifb | ”圖 1 1 所示為 LM29

4、17LM2917 的原理框圖，各引腳功能如下:1 1 腳和 1111 腳為運(yùn)算放大器/ /比較器的輸入端；2 2 腳接充電泵的定時(shí)電容；3 3 腳連接充電泵的輸出電阻和積分電容；4 4 腳和 1010 腳為運(yùn)算放大器的輸入端；5 5 腳為輸出，取自輸出晶體管的發(fā)射極；6 6，7 7，1313，1414 腳未用；8 8 腳為輸出晶體管的集電極， 一般接電源；9 9 腳為正電源端；1212 腳為負(fù)電源端，一般接地。運(yùn)算放大器/ /比較器完全與轉(zhuǎn)速計(jì)兼容， 以一個(gè)浮動(dòng)的晶體管 作為輸出端，具有強(qiáng)的輸出驅(qū)動(dòng)能力，能夠以50mA50mA 電流驅(qū)動(dòng)以地為參考或以電源為參考的負(fù)載。輸出晶體管的集電極 電位可

5、高于 VCCVCC，允許的最大電壓 VCEVCE 為 28V28V。電路中使用差分輸入端，用戶自己能夠設(shè)定輸入轉(zhuǎn)換電平， 而且滯后也在設(shè)定的電平左右，因而能夠獲得良好的噪聲抑 制。當(dāng)然為了使輸入在高于地電壓時(shí)具有共模電壓，沒(méi)有使 用輸入保護(hù)電路，但輸入端電壓電平不能超出電源電壓范 圍。特別值得注意的是，在輸入端未接串聯(lián)保護(hù)電阻的情況 下，輸入端的電平不能低于地電平。在充電泵把從輸入級(jí)來(lái)的頻率轉(zhuǎn)換為直流電壓時(shí)，此變換需 外接定時(shí)電容 C1C1 和輸出電阻 R1R1 以及積分電容或?yàn)V波電容 C2C2,當(dāng)輸入級(jí)的輸出改變狀態(tài)時(shí)（這種情況可能發(fā)生在由于輸入端上有合適的過(guò)零電壓或差分輸入電壓時(shí)），定時(shí)電

6、容在電壓差為 VCC/2VCC/2 的兩電壓值之間被線性地充電或放電，在輸入頻率信號(hào)的半周期中，定時(shí)電容上的電荷變化量為 C1VCC/2C1VCC/2，泵入電容中的平均電流或流出電容中的平均電流 為：Q/T=iC(AVG)=flNC1VCCQ/T=iC(AVG)=flNC1VCC輸出電路把這一電流準(zhǔn)確地送到負(fù)載電阻（輸出電阻）R1R1 中，R1R1 電阻的另一端接地，這樣脈沖式的電流被濾波電容積分，得到輸出電壓：V0=VCCflNC1R1KV0=VCCflNC1R1K其中 K K 為增益常數(shù)。而電容 C2C2 的值取決于紋波電壓的大小和實(shí)際應(yīng)用中需要的響應(yīng)時(shí)間。3.3.典型應(yīng)用電路C1C1 o

7、為了獲得最佳性能，必須仔細(xì)選擇合適的電阻 R1R1 和電容 C1C1 o 定時(shí)電容還為充電泵提供內(nèi)部補(bǔ)償，為了使器件取得準(zhǔn)確的 轉(zhuǎn)換結(jié)果，在應(yīng)用中一個(gè)值得注意的問(wèn)題是如何選擇電阻R1R1 和電容其值應(yīng)大于 500pF500pF，太小的電容值會(huì)在 R1R1 上產(chǎn) 生誤差電流，特別是在低溫應(yīng)用時(shí)更是如此。器件的引腳3 3的輸出電流是內(nèi)部固定的，因此 VO/R1VO/R1 值必須小于或等于此固定值。如果 R1R1 太大，它將會(huì)影響引腳 3 3 的輸出阻抗， 器件進(jìn)行頻率電壓轉(zhuǎn)換的線性度將會(huì)變差. . 此外還要考慮輸出紋波電壓 , , 以及 R1R1 對(duì) C2C2 值的影響。引腳 3 3 的紋波 VR

8、IPPLEVRIPPLE可用下式計(jì)算：VRIPPLE=VCCC11VRIPPLE=VCCC11 (VCCfINC1/I2)/2C2(VCCfINC1/I2)/2C2R1R1 的選擇與紋波無(wú)關(guān)。但是響應(yīng)時(shí)間，即輸出 VOUTVOUT 穩(wěn)定 在一個(gè)新值上需要的時(shí)間會(huì)隨著 C2C2 值的增加而增加，因此 必須在紋波、響應(yīng)時(shí)間和線性度之間仔細(xì)地進(jìn)行折衷選擇。 器件所允許的輸入信號(hào)的最大頻率由VCCVCC 、 C1C1 和 I2I2 決定。LM2917LM2917 很適合那些要求輸出電壓或電流與電源電壓變化無(wú) 關(guān)的應(yīng)用，因?yàn)樗鼉?nèi)部使用齊納二極管調(diào)整的輸出端。但需 在電源端串接一電阻，電阻值必須合理選取，芯片內(nèi)的轉(zhuǎn)速 計(jì)電流和運(yùn)算放大電路的工作電流至