LM331压频变换器的原理及应用_林汉

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基于LM331频率电压转换器电路设计

基于LM331频率电压转换器电路设计LM331基本上是从国家半导体精密电压频率转换器。

该集成电路具有手像应用模拟到数字的转换，长期一体化，电压频率转换，频率电压转换。

宽动态范围和出色的线性度，使适合上述应用的IC，这里的LM331作为电压转换器转换成一个成比例的电压，这是非常线性的输入频率与输入频率的频率有线。

电压转换的频率达到差分输入频率使用电容C3和电阻R7，和由此产生的脉冲序列喂养的PIN6的IC(阈值)。

在PIN6负由此产生的脉冲序列的边缘，使得内建说明LM331基本上是从国家半导体精密电压频率转换器。

该集成电路具有手像应用模拟到数字的转换，长期一体化，电压频率转换，频率电压转换。

电压转换的频率达到差分输入频率使用电容C3和电阻R7，和由此产生的脉冲序列喂养的PIN6的IC(阈值)。

在PIN6负由此产生的脉冲序列的边缘，使得内建的比较器电路，触发定时器电路。

在任何时刻，电流流过的电流输出引脚(引脚6)将输入频)的值成正比。

因此，输入频率(FIN)成正比的电压(VOUT)率和定时元件(R1和C1将可在负载电阻R4 。

电路图注意事项该电路可组装在一个VERO板上。

我用15V直流电源电压(+ VS)，同时测试电路。

LM331可从5至30V DC之间的任何操作。

R3的值取决于电源电压和方程是R3 =(VS - 2V)/(2毫安)。

根据公式，VS = 15V，R3 = 68K。

输出电压取决于方程，VOUT =((R4)/(R5 + R6))* R1C1 * 2.09V *翅。

壶R6可用于校准电路。

(频压转换电路)lm331应用

5.1 频率/电压变换器* 一、概述本课题要求熟悉集成频率——电压变换器LM331的主要性能和一种应用；熟练掌握运算放大器基本电路的原理，并掌握它们的设计、测量和调整方法。

二、技术要求当正弦波信号的频率f i 在200Hz~2kHz 范围内变化时,对应输出的直流电压V i 在1~5V 范围内线形变化;正弦波信号源采用函数波形发生器的输出(见课题二图5-2-3); 采用±12V 电源供电. 三、设计过程 1．方案选择可供选择的方案有两种,它们是:○1用通用型运算放大器构成微分器,其输出与输入的正弦信号频率成正比. ○2直接应用F/V 变换器LM331,其输出与输入的脉冲信号重复频率成正比. 因为上述第○2种方案的性能价格比较高,故本课题用LM331实现. LM331的简要工作原理LM331的管脚排列和主要性能见附录LM331既可用作电压――频率转换（VFC ）可用作频率――电压转换（FVC ）LM331用作FVC 时的原理框如图5-1-1所示.R +V CC此时,○1脚是输出端(恒流源输出),○6脚为输入端(输入脉冲链),○7脚接比较电平. 工作过程(结合看图5-1-2所示的波形)如下:2/3V CCv ctV 0vCLp-pVCC1st图5-1-2当输入负脉冲到达时,由于○6脚电平低于○7脚电平,所以S=1(高电平)，Q =0（低电平）。

此时放电管T 截止，于是C t 由V CC 经R t 充电，其上电压V Ct 按指数规律增大。

与此同时，电流开关S 使恒流源I 与○1脚接通，使C L 充电，V CL 按线性增大（因为是恒流源对C L 充电）。

经过1.1R t C t 的时间，V Ct 增大到2/3V CC 时，则R 有效（R=1，S=0），Q =0，C t 、C L 再次充电。

然后，又经过1.1R t C t 的时间返回到C t 、C L 放电。

以后就重复上面的过程，于是在R L 上就得到一个直流电压V o （这与电源的整流滤波原理类似），并且V o 与输入脉冲的重复频率f i 成正比。

LM331原理分析和调试报告

LM331原理分析和调试报告一、LM331概述LM331是美国NS公司生产的性价比比较高的集成芯片，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件。

采用了新的能隙基准电路，在工作温度范围内和4V电源电压范围内有极高的精度。

LM331动态范围宽，可达到100dB;线性度好，最大非线性失真小于0.01%，工频降低到0.1Hz时也能保证较好的现行；变化精度高，数字分辨率可达到12位外接电路简单，只需要介入几个外部元件就很容易构成V/F获F/V转换。

二、LM331内部结构图1 LM331内部结构由图1所示，LM331主要有输入比较器、定时比较器、R-S触发器、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、输出驱动管等部分组成。

输出驱动管采用集电极开路形式，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。

LM331可以采用双电源或单电源供电，工作电压4.0~40V,输出高达40V，而且可以有效防止Vcc短路。

三，工作原理理论分析1、V/F转换原理图如图2所示，外接电阻R、t C、定时比较器、R-S触发器、t复零晶体管等构成单稳定时电路。

图2 V/F转换原理图当输入正电压V时，输入比较器输出高电平到R-S触发器使其置i位，Q输出高电平使输出驱动管导通，Q输出电平使复零晶体管截止，引脚3输出逻辑低电平。

与此同时开关打向右边，电流源对R充电，L同时因为复零晶体管截止，电源通过R对t C充电，当t C两端充电电压t大于2V时，定时比较器输出高电平到R-S触发器使其复位，Q输出3CC低电平，输出驱动管截止，引脚3输出逻辑高电平。

同时复零晶体管导通，C通过复零晶体管迅速放电，同时电流开关打向左边，L C对L R t放电，当t C 放电电压等于i V 时，输入比较器输出高电平，再次使R-S 触发器置位，如此反复，形成自激振荡。

图3 t C 、t C 充放电和输出0f 的波形假设t C 充电时间位1t ，放电时间位2t 根据电荷平衡12()()R L L L L I V R t V R t -=又知()121o f t t =+，得 01L L R f V R I t =实际中L V 波动很小，近似等于i V ，所以01i L R f V R I t =，频率与输入电压成正比，实现了电压-频率转换。

LM331 电压频率(VF)变换电路

SEOUL SEMICONDUCTOR CO., LTD.<060712> Rev. 0.1LB700DLB700DPART NO.BLUE OVAL LAMP LEDMODEL SPECIFICATIONS[Contents]1. Devices --------------------------------------------------2. Outline Dimensions -----------------------------------3. Absolute Maximum Ratings -------------------------4. Electro-Optical Characteristics ----------------------5. Reliability Tests ----------------------------------------6. Characteristic Diagrams ------------------------------7. Bin Code Description ---------------------------------8. Packing --------------------------------------------------9. Soldering Profile ---------------------------------------10. Reference ------------------------------------------------11. Precaution For Use -------------------------------------22345689121314SEOUL SEMICONDUCTOR CO., LTD.<060712> Rev. 0.1LB700D1. DEVICESColor DiffusionSourceLensPart NumberDice SourceColorBlueInGaNDiffused Blue LB700D 2. OUTLINE DEMENSIONSNotes : 1. All dimensions are in millimeters.2. Protruded epoxy is 1.0mm maximum.1.02.5±0.05MIN28.0MIN1.0CATHODEMAX1.0DETAIL+0.2-0.00.50.5±0.055.25±0.23.75±0.17.06±0.1XYSEOUL SEMICONDUCTOR CO., LTD.<060712> Rev. 0.1LB700D3. ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS (at T a = 25ºC)mW 125P D Power Dissipation V 5V R Reverse Voltage ºC260 ºC for 10 second 2T SSolder TemperatureºC -30 ~ 85T opr Operating Temperature mA 100I FP 1Forward Peak Pulse CurrentºC -40 ~ 100T stg Storage Temperature mA 30I F DC Forward Current UnitValueSymbolItemNotes : 1. t ≤0.1ms, D = 1/102. 3mm bellow seating planeSEOUL SEMICONDUCTOR CO., LTD.<060712> Rev. 0.1LB700D4. ELECTRO-OPTICAL CHARACTERISTICS (at I F = 20mA, T a = 25ºC)nm 476470464λdDominant Wavelength 5--500300V 4.03.6-V F Forward Voltage µA-I RReverse Current (at V R = 5V)Max.Typ.Min.deg.100/502θ½View AngleMcd I VLuminous Intensity 1UnitValueSymbolItemNote : 1. Luminous Intensity Tolerance ±10%SEOUL SEMICONDUCTOR CO., LTD.<060712> Rev. 0.1LB700D5. RELIABILITY TESTS0/221 time 1kV, 1.5k Ω; 100pFESD(Human Body Model)0/50100cyclesT a = -40ºC (30min) ~ 100º(30min)(Transfer time : 5sec, 1Cycle = 1hr)Thermal Shock 0/22100hrsT a = 85ºC, RH = 85%I F = 8mATemperature HumidityOperating0/221000hrs T a = 85ºC, RH = 85%Temperature HumidityStorage 0/221000hrs T a = -40ºC Low TemperatureStorage 0/221000hrs T a = 100ºC High TemperatureStorage 0/220/220/220/22Failures1 time T s = 255 ±5ºC, t = 10sec Resistance to solderingHeat 1000hrs T a = 85ºC, I F = 8mA High TemperatureOperating 1000hrsT a = -30ºC, I F = 20mALow TemperatureOperating 1000hrs T a = RT, I F = 30mA Life Test NoteConditionItem< Judging Criteria For Reliability Tests >LSL 2 X 0.5I VUSL X 2.0I R USL 1X 1.2V F Notes : 1. USL : Upper Standard Level 2. LSL : Lower Standard Level.SEOUL SEMICONDUCTOR CO., LTD.<060712> Rev. 0.1LB700D6. CHARACTERISTIC DIAGRAMSI F = f (V F ),T a = 25ºCI rel = f (θ), T a = 25ºCOff Axis Angle vs. Relative Intensity Forward Voltage vs. Forward Current2.4 2.6 2.83.0 3.2 3.4 3.6110100F o r w a r d C u r r e n t I F [m A ]Forward Voltage V F [V]-100-80-60-40-200204060801000.00.20.40.60.81.0Y XR e l a t i v e L u m i n o u s I n t e n s i t yOff Axis Angle [deg.]-40-20020406080100010203040F o r w a r d C u r r e n t I F [m A ]Ambient Temperature T a [oC]I V = f (I F ),T a = 25ºCI F = f (T a ), T a = 25ºCForward Current vs. Relative Intensity Ambient Temperature vs. Forward Current0510********0.00.40.81.21.6R e l a t i v e L u m i n o u s I n t e n s i t yForward Current I F [mA]SEOUL SEMICONDUCTOR CO., LTD.<060712> Rev. 0.1LB700D-40-200204060801000.50.60.70.80.91.01.11.21.3R e l a t i v e L u m i n u o s I n t e n s i t yAmbient Temperature T a [oC]I V /I V(25C)= f (T A ), I F = 20mA4005006007000.00.51.0R e l a t i v e L u m i n o u s I n t e n s i t yWavelength [nm]I rel = f ( λd), T A = 25ºC, I F = 20mA Wavelength vs. Relative Intensity Ambient Temperature vs. Relative IntensitySEOUL SEMICONDUCTOR CO., LTD.<060712> Rev. 0.1LB700D7. BIN CODE DESCRIPTION21TForward VoltageColor RanksIntensity BIN CODE800600U450300S 600450T Max.Min.BIN CODE Intensity (mcd) @ I F =20mA 3.23.00 4.03.843.63.42 3.83.63 3.43.21Max.Min.BIN CODE Forward Voltage (V) @ I F =20mA 47647024704641Max.Min.BIN CODE Dominant Wavelength (nm)@ I F =20mASEOUL SEMICONDUCTOR CO., LTD.<060712> Rev. 0.1LB700D8. PACKING(1) Antistatic poly vinyl bag apply Poly bag:5φLamp Series : 500pcs 3φLamp Series : 500pcs(2) Inner box structureBox : 2 poly bags(3) Outer box structure Box : 27 boxes485.0mm260mm315.0m m70m m170mm97.0m mLX000LXXXXQTY :pcsLOT : 200X.XX.XX XXXSEOUL SEMICONDUCTOR CO., LTDOOORANK1) Bulk PackingSEOUL SEMICONDUCTOR CO., LTD.<060712> Rev. 0.1LB700D2) Tapping Outline DimensionsH oPoW 1DoW 2WW oFP0±1.30±2.0φ4.0±0.55.0±0.512.7±0.312.7±0.59.0±0.51.0±0.513.0±0.318.0 +1.0W2DoW1F Wo Po W P Ho *Package Dimensions (unit : mm )-0.5 1 Box contain quantity.* Remark : Ho -users define.∗ 3φLamp Series : 3000pcs * 5φLamp Series : 2000pcsSEOUL SEMICONDUCTOR CO., LTD.<060712> Rev. 0.1LB700D 3) Forming Outline DimensionsDoPo PH H 1H o WW oW 1FW 2φ4.0±0.55.0±0.512.7±0.312.7±0.59.0±0.51.0±0.513.0±0.318.0 +1.0W1Do WoF WPo H1 *P Ho *W2H *Package Dimensions (unit : mm )-0.5 1 Box contain quantity.∗ 3φLamp Series : 2000pcs* 5φLamp Series : 1500pcs * Remark : H / Ho / H1-users define.SEOUL SEMICONDUCTOR CO., LTD.<060712> Rev. 0.1LB700D 9. SOLDERING PROFILE1) Wave Soldering Conditions / Profile•Preliminary heating to be at 85ºC(120 ºC max)for 20 seconds(60 seconds max).•Soldering heat to be at 235 ºC (260ºC max) for 5 seconds (10 seconds max.)•Soak time above 200 ºC is 5 seconds2) Hand Soldering conditions•Not more than 5 seconds at max. 300ºC, under Soldering iron.024681012141618202224262830323436050100150200250T e m p e r a t u r e [O C ]T im e [s ]PREHEAT 20s (30s Max)85 ºC(100 ºC max)PEAK5s (10s Max)235 ºC(260 ºC Max)Note : In case the soldered products are reused in soldering process, we don’t guarantee the products.SEOUL SEMICONDUCTOR CO., LTD.<060712> Rev. 0.1LB700D 10. PART NUMBERING SYSTEM*8***-******L CB A 76543211) Lamp LED initial2) ColorU: Ultra Violet, B : Blue (460~490nm), C : Cyan (490~510nm)T : True Green (510~540nm), G : Yellow-Green (540~580nm)Y : Yellow (580~600nm) O : Orange (600~620nm) R : Red (620~700nm)W : WhiteM : WarmI : Infrared 3) If the products have 2 or 3chipsGR : Green + Red ( according to wavelength), FL : Full color4) Outline type1 : 3x2(square),2 : 5x2(square),3 : Phi3,5 : Phi 5 ,6 : 3Phi Oval,7 : 5Phi Oval5) Half angle1: ~14O , 2: 15~24O , 3: 25~34O , 4: 35~44O , 5 : 45~54O …0 : more than 100O6) 1st Development according to a chip7) 2nd Development (other material)D : diffused C : colored Z : zener chip attached8) Stand off typeA, B, C : Bin cord description A: IV, B: WD C: VFSEOUL SEMICONDUCTOR CO., LTD.<060712> Rev. 0.1LB700D 11. PRECAUTION FOR USE1)In order to avoid the absorption of moisture, it is recommended to store in the dry box (or desiccators) with a desiccant . 2)In case of more than 1 week passed after opening or change color of indicator on desiccant components shall be dried 10-12Hr, at 60±5℃.3)In case of supposed the components is humid, shall be dried dip-solder just before, 12Hr at 80±5℃or 10Hr at 100±5℃.4)Any mechanical force or any excess vibration shall not be accepted to apply during cooling process to normal temp. after soldering.5)Quick cooling shall not be avoid.6)Components shall not be mounted on warped direction of PCB.7)Anti radioactive ray design is not considered for the products listed here in.8)This device should not be used in any type of fluid such as water, oil, organic solvent and etc. When washing is required, IPA should be used.9)When the LEDs are illuminating, operating current should be decided after considering the ambient maximum temperature.10)LEDs must be stored to maintain a clean atmosphere. If the LEDs are stored for 3 monthsor more after being shipped from SSC, a sealed container with a nitrogen atmosphere should be used for storage.11)The LEDs must be soldered within seven days after opening the moisture-proof packing.12)Repack unused products with anti-moisture packing, fold to close any opening and then store in a dry place.13)The appearance and specifications of the product may be modified for improvementwithout notice.。

IC资料-精密压_频转换器 LM331_331A

0.15
0.50
V
0.10
0.40
V
±0.05
1.0
uA
3.0
6.0
mA
4.0
8.0
mA
注 1：表中按达到的精度和温度稳定性的不同，分别有 LM331 和 LM331A 两种型号注 2：表一和表二中所有特性均是按图 5 电路，及 4.0V≤VS≤40V 的条件下测得。（除非另有说明）
LM331/331A
额定满量程频率
VIN＝-10V
10.0
长期增益稳定性（1000小时）
TMIN≤TA≤TMAX
超限频率（相对于标准频率范围）
VIN＝-11V
10
输入比较器
失调电压
TMIN≤TA≤TMAX
LM331 LM331A
偏置电流Βιβλιοθήκη 失效电流共模范围TMIN≤TA≤TMAX
-0.2
计时器
计时器阈值电压（第5脚）
1.10 ±150 ±50
kHz/V ppm/℃
0.01
0.1
%/V
0.006 0.06 %/V
kHz
±0.02
%量程
%
±3
±10
±4
±14
mV
±3
±10
-80
-300
nA
±8 ±100 nA
VCC-2.0
V
0.667
±10 200 200 0.22
0.70
±100 1000 500 0.5
* VS nA V
LM331/331A
电参数（二）
Ta=25℃,除其它特殊说明外
参数
测试条件
电流源（第1脚）输出电流电压变化引起的变化

LM331V

LM331V/F数据采集电路构成智能仪器模数通道一、实验目的（1）掌握V/F转换电路设计和制作，会调试V/F转换电路（2）学会将V/F转换电路组成智能仪器模数转换通道二、实验原理1. 实验电路2. 电路原理LM331V/F转换电路可作为计算机模拟电压输入通道，它将电压信号转换成脉冲频率信号,输出频率严格正比于输入电压。

通过一根I/O 口线或作为中断源,计数输入。

符合TTL标准，采用光电耦合，具有良好的抗干扰能力，适用于远距离传输。

能隙基准电路产生1.9V直流电压送到2脚,并钳位在1.9V 上。

当2脚外接RS+RS，后形成基准电流i=1.9/(RS+RS，) 。

本例i=1.9/(12k+RS，)，i max=1.9/12k=158μA，i min=112 μA。

片内输入比较器的两个输入端：7脚接输入电压V IN。

6脚为阈值电压V X并与电流输出端1脚相连。

外接R L、C L电路。

片内定时比较器两个输入端:一个在片内通过R 、2R 电阻分别与V CC 、GN D 相连；获得固定的比较电压2/3V CC 。

另一个输入端5脚接R t ,、C t 相连；.获得随C t 充电状态变化的电压V 5。

V 5与2/3V CC 比较，当C t 充电较Vc>2/3VCC 时，定时比较器使片內R-S 触发器复位。

片內R-S 触发器与定时比较器和复位晶体管以及外接R t ,、C t 构成一个单稳脉冲定时器。

.定时周期T=1.1R t ×C t 。

当输入比较器的V IN >V X 时，启动单稳脉冲定时器并导通频率输出晶体管，使3脚连接的光电耦合器导通。

同时片内开关电源导通电流i 通过1脚向C L 充电，V x 逐渐升高；当V x 上升到V IN <V x 时，定时器自行复位。

3脚输出光电耦合截止电流i 关断。

此时C L 开始通过RC 放电，直到再次V IN >V x 。

重复上述循环，在3脚输出一个脉冲频率信号。

LM331及其应用

L M331及其应用张苑农(十堰职业技术学院　电子工程系,湖北十堰　442000)[摘　要]　简要介绍了LM331及其V/F (F/V )基本转换电路的连接方法;并通过检测与转换中的三种应用实例来分析与说明LM331的应用价值。

[关键词]　D/A 转换;非电量电测;LM331;V/F 转换器[中图分类号]　TP212.9　[文献标识码]　A [文章编号]　100824738(2004)022*******Ξ DAC 和ADC 在数字化仪表、现代测控技术以及微机应用等方面有着十分重要的地位和广泛的用途。

本文不对传统的A/D 转换器(如:ADC0809、ICL7106等)和D/A 转换器(如:DAC0832、AD7520等)作讨论,而是对现代测试技术中运用越来越多的V/F 转换器LM331作较详细分析。

V/F 转换器是把输入的电压转换为脉冲输出的一种电路。

输出脉冲的频率能与输入的电压成线性关系,并可通过测量其输出端的脉冲频率来间接测量输入的电压值。

它实际上也是一种A/D 转换器。

1　V/F 转换器LM331LM331为单片V/F 转换器,电源电压范围较宽(4V ～20V );输出为集电极开路形式,温度稳定性好;功耗低(5V 电源供电时,功耗为15mW );体积小(标准8脚DIP 塑封)。

其引脚排列如图1所示:图1　LM331引脚排列图1脚:I O ,电流输出端。

它是内部一个精密电流源的输出端,该脚流出的电流为基本电路中的CL 充电。

2脚:I S ,参考电流。

该引脚由内部的一个电流泵提供50μA ～500μA 的电流,该端外接一个电阻RS 到地,实际应用时取4kΩ～150k Ω可调。

3脚:f out ,脉冲频率输出端。

输入电压经过V/F 转换后的矩形波由此输出,其内部是一个晶体管的集电极,且为集电极开路输出,因此外部必须接有上拉电阻到正电源。

4脚:GND ,接地端。

5脚:R/C ,外接定时电阻R t 和定时电容C t ,它们是内部单稳态定时电路的定时元件。

lm331v-f转换电路工作原理

lm331v-f转换电路工作原理
LM331V-F是一款精密电压到频率转换器芯片。

其工作原理是
将输入的电压信号转换为与输入电压成正比的频率输出信号。

具体来说，当输入电压增加时，输出频率也会相应地增加；当输入电压减小时，输出频率也会相应地减小。

LM331V-F可以
实现非常精确的电压到频率的转换，具体的转换关系由芯片内部的电压对比器和计数器电路实现。

在LM331V-F芯片内部，电压对比器将输入电压与参考电压
进行比较，根据比较结果控制计数器电路的计数方向和计数速度。

计数器电路通过计数的增加或减少来改变输出频率。

当输入电压超过参考电压时，计数器开始计数，直到达到设定的计数上限时，输出频率达到最大值。

当输入电压低于参考电压时，计数器开始反向计数，直到达到计数下限时，输出频率达到最小值。

LM331V-F芯片可以通过外部元件配置参考电压和调整计数范围，以满足不同的应用需求。

同时，它还具有内置的线性度和稳定性调整电路，可以进行精确的校准和调节。

总之，LM331V-F是一款实现精确电压到频率转换的芯片，可
以广泛应用于测量、控制和信号处理等领域。

lm331压频变换器的原理及应用

LM331压频变换器的原理及应用1. 概述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件。

LM331采用了新的温度补偿能隙基准电路，在整个工作温度范围内和低到4.0V电源电压下都有极高的精度。

LM331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。

LM331的内部电路组成如图1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。

2. 工作原理2.1 电压—频率变换器图2是由LM331组成的电压椘德时浠坏缏贰Ｍ饨拥缱鑂t、Ct和定时比较器、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f0为逻辑低电平，同时，电流开关打向右边，电流源IR对电容CL充电。

此时由于复零晶体管截止，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f0为逻辑高电平，同时，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，如此反复循环，构成自激振荡。

wenjina

LM331频率/电压转换实验一、实验目的（1）利用LM331器件实现F/V转换。

（2）用单片机系统设计多个不同的固定频率，用开关来选择。

二、实验内容利用LM331器件实现F/V转换，将一定频率范围的频率信号转换为线性变化的模拟量电压值，并用电压表观察。

三、实验原理（1）LM311器件概述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件。

LM331采用了新的温度补偿能隙基准电路, 在整个工作温度范围内和低到4.0V 电源电压下都有极高的精度。

LM331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。

（2）LM331器件管脚图及管脚功能（3）LM331内部功能图LM331的内部电路组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。

（4）用单片机系统产生不同的方波频率信号用单片机的定时器T0，及其中断来产生固定的频率。

不同的频率由定时器的初值和系统时钟来决定，通过电平开关K1~K8，来选择送入不同的初值，即可产生所需的方波频率信号。

四、实验接线图五、实验步骤P1.0~P1.7接K1~K8，P3.0接Fin，V out接电压表。

未输入频率信号前，调整可调电阻RW1，使V out输出为5V。

运行程序FV.ASM，拨动K1~K8（高电平有效，且同一时间只能有一只电平开关有效）,观察电压表的变化。

LM331压频转换课程设计论文

课程设计(论文)说明书设计课题：线性电压/频率变换器院（系）：电子工程与自动化专业：测控技术与仪器学生姓名：李金鹏学号： 0900820214指导教师：王月娥2012年1月11日摘要设计电压/频率变换电路，可以利用集成芯片LMx31 来实现。

其外部电压通过低通滤波输入芯片，在相应管脚接入充放电电路，在输出管脚便可输出合适的频率。

LMx31 线性度较好，不需要运放便可以实现电压频率转换，而且变换精度高。

利用专业的设计和仿真软件（如Proteus），设计并仿真U/F 变换电路。

关键词：V/F转换器；LM331芯片；高精度；外围电路；线性度；AbstractThis task is to design a line voltage/frequency converter , it mainly constitute by the LM331 chip and its external circuit, realizing the input voltage converted into a certain frequency of the oscillating circuit, it has good linearity and higher conversion precision .Key words：V/F convertor;LM331 chip; High precision; External circuit; Linearity；目录引言 (4)1 设计任务 (4)1.1 任务说明 (4)1.2 任务分析 (4)2 设计方案选择及论证 (5)2.1方案一：采用555定时器组成的压频转换电路 (5)2.2 方案二：直接由LM331及其外围电路构成压频转换器 (6)2.3方案比较和选择 (6)3 电路设计原理、参数计算及测量结果比较 (7)3.1 芯片LM331的介绍 (7)3.2 LM331组成的压频转换器及其工作原理 (8)3.3 protel绘制原理图、器件选择及参数计算 (10)3.4电路仿真 (11)3.5 实际电路板测量与数据整理 (13)3.6 本次课题的结果及结论 (15)4 组装调试 (15)4.1 电路设计的中遇到的问题与解决方法 (15)4.2 实物图 (16)5 课设总结 (16)谢辞 (17)附件一 (18)附件二 (19)附件三 (19)参考文献 (20)引言随着电子技术和计算机技术的迅速发展，集成的电压频率变换电路在电子技术、自动控制、数字仪表、通信设备、调频、锁相和模数变换等许多领域得到广泛的应用。

LM331中文资料_中文手册_芯片中文资料_芯片中文手册

LM331中文资料_中文手册_芯片中文资料_芯片中文手册电压-频率变换器LM331LM331是美国NS公司生产的性能价格比较高的集成芯片。

LM331可用作精密的频率电压(F/V)转换器、A/D转换器、线性频率调制解调、长时间积分器以及其他相关的器件。

LM331为双列直插式8脚芯片，其引脚如图3所示。

LM331内部有(1)输入比较电路、(2)定时比较电路、(3)R-S触发电路、(4)复零晶体管、(5)输出驱动管、(6)能隙基准电路、(7)精密电流源电路、(8)电流开关、(9)输出保护点路等部分。

输出管采用集电极开路形式，因此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，从而适应TTL、DTL和CMOS等不同的逻辑电路。

此外，LM331可采用单/双电源供电，电压范围为4,40V，输出也高达40V。

引脚1(PIN1)为电流源输出端，在f(PIN3)输出逻辑低电平时，电流源，输出对电容,充电。

,,,引脚2(PIN2)为增益调整，改变,的值可调节电路转换增益的大小。

,引脚3(PIN3)为频率输出端，为逻辑低电平，脉冲宽度由,和,决定。

tt引脚4(PIN4)为电源地。

引脚5(PIN5)为定时比较器正相输入端。

引脚6(PIN6)为输入比较器反相输入端。

引脚7(PIN7)为输入比较器正相输入端。

引脚8(PIN8)为电源正端。

LM331频率电压转换器V/F变换和F/V变换采用集成块LM331，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用。

LM331采用了新的温度补偿能隙基准电路，在整个工作温度范围内和低到4.0V电源电压下都有极高的精度。

同时它动态范围宽，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。

LM331和555压频转换电路

目录摘要 (2)第一章压/频变换的目的、意义及要求 (3)1.1 压频变换的目的、意义 (3)1.2 压频变换的任务与要求 (3)第二章系统框图、方案的论证与选择 (4)2.1方案的论证与选择 (4)2.1.1 方案的论证 (4)2.1.2 方案的选择 (5)第三章电压频率转换方框原理图 (5)3.1 系统的方框图 (5)3.2 单元电路的设计 (5)3.2.1 积分电路的设计 (6)3.2.2 单稳态触发器的设计 (6)3.2.3 电子开关电路的设计 (7)3.2.4 恒流源的设计 (7)第四章电路的原理图、工作原理及参数的选择、计算 (7)4.1 电路的整体原理图 (7)4.2 电路的工作原理 (8)4.2 参数的选择、计算 (8)第五章电路的仿真 (9)第六章电路的系统框图、电路设计原理及参数计算 (11)6.1 电路的系统框图 (11)6.2 电路的设计原理及参算计算 (12)6.2. 1 LM331组成的压频转换器及其工作原理 (12)6.2. 2 电路的原理图及参数的计算 (13)第七章电路的组装与调试 (14)7.1 电路的仿真 (14)7.2 电路板的制作与焊接 (15)7.3 电路板的调试 (16)7.4 调试中出现的故障及解决的方法与技巧 (18)7.5 电路设计的优缺点及课题述心价值 (19)课设总结 (19)谢辞 (20)附件一 (21)附件二 (22)附件三 (23)参考文献 (24)摘要设计线性电压/频率转换电路，课设中使用了两种方法来设计。

第一：通过使用运算放大器和555定时器为核心器件，再利用其它外围电路来实现。

整个电路主要由积分电路模块、恒流模块、单稳态模块及电子开头模块这四个基本模块组成，本方案使用的器件价格便宜。

第二：使用LM331及其外围器件组成,该方案电路原理图结构简单，可调性强且精度高。

关键词：电压频率转换、线性、555定时器、运放、LM331第一章压/频变换的目的、意义及要求1.1 压频变换的目的、意义电压频率转换实质上是一种振荡频率随外加电压的变化而变化，通过输入电压控制输出频率，电压/频率变换电路的输出信号频率f0与输入电压成正比。

LM331工作原理

LM331工作原理一、LM331内部电路图及各管脚定义图1 LM331内部电路图LM331内部有输入比较电路、定时比较电路、R-S触发电路、复零晶体管、输出驱动管、能隙基准电路、精密电流源电路、电子开关、复位晶体管等部分。

输出管采用集电极开路形式，因此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，从而适应TTL、DTL和CMOS等不同的逻辑电路。

此外，LM331可采用单/双电源供电，电压范围为4～40V，输出也高达40V。

下面就以以电压转换频率为例，介绍各引脚的作用，Ir（PIN1）为电流源输出端，在Fo（PIN3）输出逻辑低电平时，电流源Ｉr输出对电容ＣL充电。

引脚2（PIN2）为增益调整，改变ＲＳ的值可调节电路转换增益的大小。

Fo（PIN3）为频率输出端，为逻辑低电平，脉冲宽度由Ｒt和Ｃt决定。

引脚4（PIN4）为电源地。

引脚5（PIN5）为定时比较器正相输入端。

引脚6（PIN6）为输入比较器反相输入端。

引脚7（PIN7）为输入比较器正相输入端。

引脚8（PIN8）为电源正端。

二、LM331频率-电压转换工作原理图2 LM331的频率-电压转换原理图HFBR2412由光信号转为电信号，输出低电平到6N137的3脚，此时5V电压通过R14降压后，输入6N137的2脚使发光二极管发光，经片内光通道传到光敏二极管反向偏置的光敏管光照后导通，经电流-电压转换后送到与门的一个输入端，与门的另一个输入为使能端当使能端为高时与门输出高电平，经输出三极管反向后光电隔离器输出低电平。

脉冲信号由6脚输出，输出到C15与R15组成微分电路加到LM331的6脚，6脚使LM331内部输入比较器的反向输入端，7脚通过12V由R16、R19分压后到输入比较器的同向输入端。

当输入脉冲的下降沿到来时，经微分电路R1、C1产生一负尖脉冲叠加到反相输入端的上，当负向尖脉冲大于Vcc/3即4V时，输入比较器输出高电平使内部的R-S触发器置位，此时电流开关打向右边，电流源通过LM331的1脚对电容C17充电，同时，复零晶体管导通，定时电容C16迅速放电，完成一次充放电过程。

lm331v-f转换电路工作原理

lm331v-f转换电路工作原理一、引言随着电子技术的不断发展，LM331V-F转换电路在众多领域得到了广泛应用。

本文将详细介绍LM331V-F转换电路的工作原理、关键元件、电路参数设计与优化以及应用领域，以期为广大电子工程师提供实用的参考。

二、LM331V-F转换电路的基本原理1.电路组成LM331V-F转换电路主要由LM331V芯片、电阻R1、电容C1和开关S1组成。

其中，LM331V是一款高性能的电压基准源，具有高精度、低漂移等特点；电阻R1和电容C1用于调整电路的特性；开关S1用于控制电路的通断。

2.工作过程LM331V-F转换电路的工作过程分为两个阶段：采样阶段和放大阶段。

采样阶段，电压信号经过电阻R1和电容C1组成的滤波器，滤除高频干扰，得到干净的电压信号；放大阶段，LM331V芯片对采样得到的电压信号进行放大，输出稳定的电压信号。

三、LM331V-F转换电路的关键元件1.LM331V芯片LM331V是一款高精度的电压基准源，具有内置短路保护和过温保护等特点。

它的工作电压范围广，输出电流大，能够满足各种应用场景的需求。

2.电阻R1和电容C1电阻R1和电容C1组成滤波器，对输入电压信号进行滤波，去除高频干扰。

合理选择电阻R1和电容C1的数值，可以有效提高电路的稳定性。

3.开关S1开关S1用于控制电路的通断。

在采样阶段，开关S1打开，使电压信号通过滤波器；在放大阶段，开关S1关闭，保证LM331V芯片正常工作。

四、电路参数设计与优化1.电阻R1的选取电阻R1的选取要考虑电路的功耗和稳定性。

一般来说，电阻R1的阻值越大，电路的功耗越低，但稳定性也会相应降低。

根据实际应用需求，合理选择电阻R1的阻值。

2.电容C1的选取电容C1的选取主要考虑滤波效果。

电容C1的容量越大，滤波效果越好，但电路的响应速度会降低。

根据实际应用需求，合理选择电容C1的容量。

3.开关S1的切换速度开关S1的切换速度影响电路的工作效率。

LM331总结

lm331应用电路图
上图是由LM331等构成的电压/频率转换电路。

LM331是由片内1·9 v的基准电压、电流开关.比较器和触发器等构成的单片电压/频率转换集成电路.为了扩大量程范围,电路中增设A1运算放大器.基准电流IR由(Rl+R(RPl))进行设定，由于内部基准电压为1·9V，因此I R=l·9V/(Rl+R(RPl))，通常的设定范围为100一500μA。

另外，电流开关输出(1脚)端的电流平均值I。

与输人电流Ii相等。

对于片内
的充放电电路，当充电电压达到电源电压的2A时，电路复位，因此脉冲宽度等于1·1R4C3。

由于输入电流Ii等于1·lxR4xC3xf0xIR，输入电流Ii与振荡频率f0成比例，即输出频率f0与-Ui成比例。

L M331 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件。

LM331采用了新的温度补偿能隙基准电路，在整个工作温度范围内和低到4.0V 电源电压下都有极高的精度。

LM331 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。

LM331在焊接自动化中的应用

13.LM331在焊接自动化中的应用1、LM331 器件概述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件。

LM331 采用了新的温度补偿能隙基准电路, 在整个工作温度范围内和低到 4.0V 电源电压下都有极高的精度。

LM331 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。

2、LM331 器件管脚图及管脚功能3、LM331 内部功能图LM331 的内部电路组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引脚号引脚名功能 1 CurrentOutput电流输出 2 Ref Current基准电流 3 FrequencyOutput频率输出 4 GND接地 5 R/C接 RC 定时电路 6 Threshold阈值 7 ComparatorInput比较输入 8VS 电源式,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 V cc 短路。

4、LM331在焊接自动化中的应用随着自动化技术的飞速发展，传感技术在焊接生产领域得到了广泛应用。

如焊接过程中焊接质量的监控、焊接生产过程的自动化等都需要测量焊接过程中的有关参数，并以此为依据进行自动控制。

没有传感器，就不可能实现自动检测和控制。

在焊接自动化系统中，往往需要对传感器输出的信号进行转换，已达到系统控制所要求的信号，这就需要采用信号转换电路。

LM331

LM331LM331作为一种廉价、高性能的V/f变换器，与单片机接口简单灵活，信号可输入到单片机任一根I/O口线、中断源入口或计数输入端。

但LM331本身的外围电路较复杂，如果各元件选配不当，在应用过程中，外围电路较复杂，如果各元件选配不当，在应用过程中，可能出现诸如频率输出饱和或者突然截止、误差太大等问题，而导致这些问题的因素往往为调试者所忽略，所以有必要从LM331的工作原理入手进行以下探讨。

1、各引脚的排列、名称、功能和用法LM331有圆形NS-H08C8引脚、标准双列直播式8引脚DIP-8和小型双列表面贴装式14引脚SOIC-14三种封装，表6-4给出了各引脚号对照。

表6-4LM331的引脚名称、功能和用法引脚号符号名称功能或用法1CO电流输出端使用中，通过一个电阻与电容的并联网络接地或用作V/f变换时与引脚6相连，接一个电阻与电容的并联网络到给定电压设定端。

（见图6-16）2IREF参考电流输入端通过一个可调电阻接地，该可调电阻设定内部的工作电流，所以电阻要采用稳定的无感电阻，其温漂更小。

3fO频率输出端用作V/f变换器时该端接地，用作V/f变换器时，该端通过一个电阻接VS或单独的输出电源后作为频率输出端4GND地端作为整个系统工作地端，使用中与VCC地相连5R/C定时比较器时间设置端分别通过一个电阻和电容接VS地端6THS输入比较器门坎设置端用法参见引脚1是说明7CI同相输入比较器的输入端使用中，用作V/f变换器时，通过一个电容接地，同时通过一个电阻接输入电压；用作f / V变换时，通过一个电阻接VCC的同时，通过一个电容接输入频率f1 8VS工作电源端接用户提供的正工作电源，为抗干扰，应通过一个去耦网络到地2、内部结构和工作原理LM331的内部结构和工作原理框图如图6-14所示。

它包括以下几个部分：1）由基电源、精密电流镜M、电流开关SW、电流泵Vt和A3等组成开关恒流源。

其功能是向各个电路单独提供偏置电流，在引脚2（IREF）产生稳定的1.90V电压，以及在RS触发器D的控制下，给引脚1（CO）提供基准电流I=IS=1.90/RS。

LM331和555压频转换电路

第一：通过使用运算放大器和555定时器为核心器件，再利用其它外围电路来实现。

整个电路主要由积分电路模块、恒流模块、单稳态模块及电子开头模块这四个基本模块组成，本方案使用的器件价格便宜。

第二：使用LM331及其外围器件组成,该方案电路原理图结构简单，可调性强且精度高。

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-20-《国外电子元器件》1999年第10期1999年10月
LM 331压频变换器的原理及应用
广东湛江师范学院
林汉
Princi p le and A pp lications of The Volta g e Fre q uenc y Converter LM331
Lin H an
摘要:介绍了集成电路LM 331的结构和特点,分析了V /F 和F /V 电路的工作原理。

同时也给出了一些应用的例子。

关键词:电压-频率变换;频率-电压变换;LM 331分类号:T N79+
2
文献标识码:B 文章编号:1006-6977(1999)10-0020-03
图1LM 331内部结构电路
○新特器件应用
1.概述
LM 331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件。

LM 331采用了新的温度补偿能隙基准电路,在整个工作温度范围内和低到4.0V 电源电压下都有极高的精度。

LM 331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0.1H z 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。

LM 331的内部电路组成如图1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T T L 、DT L 和CMOS 等不同的逻辑电路。

LM 331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。

2.工作原理
2.1电压—频率变换器
图2是由LM 331组成的电压—频率变换电路。

外接电阻R t 、C t 和定时比较器、复零晶体管、
R -S 触发器等构成单稳定时电路。

当输入端V i +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f o 为逻辑低电平,同时,电流开关打向右边,电流源I R 对电容C L 充电。

此时由于复零晶体管截止,电源
V cc 也通过电阻Rt 对电容Ct 充电。

当电容C t 两端充电电压大于V cc 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f o 为逻辑高电平,同时,复零晶体管导通,电容C t 通过复零晶体管迅速放电;电流开关打向左边,电容C L 对电阻R L 放电。

当电容C L 放电电压等于输入电压V i 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
循环,构成自激振荡。

图3画出了电容Ct 、C L 充放电和输出脉冲f 0的波形。

设电容C L 的充电时间为t 1,放电时间为t 2,则根据电容
C L 上电荷平衡的原理,我们有:
(I R -V L /R L )t 1=t 2
V L /R L
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图3电容充放电输出波形图
LM 331压频变换器的原理及应用图2
LM 331V /F
电路图
从上式可得:
f 0=1/
(t 1+t 2)=V L /(R L I R t 1)实际上,该电路的V L 在很少的范围内(大约10m V )波动,因此,可认为V L =V i ,故上式可以表示为:
f 0==V i /
(R L I R t 1)可见,输出脉冲频率f 0与输入电压Vi 成正比,从而实现了电压-频率变换。

式中I R 由内部基准电
压源供给的1.90V 参考电压和外接电阻Rs 决定,I R =1.90/R s ,改变R s 的值,可调节电路的转换增益,t 1由定时元件R t 和C t 决定,其关系是t 1=1.1R t C t ,典型值R t =6.8k Ψ,C t =0.01μF ,t 1=7.5μs 。

由f 0=V i /(R L I R t )可知,电阻Rs 、R L 、Rt 和电容Ct 直接影响转换结果f 0,因此对元件的精度要有一定的要求,可根据转换精度适当选择。

电容C L 对转换结果虽然没有直接的影响。

但应选择漏电流小的电容器。

电阻R1和电容C1组成低通滤波器,可减少输入电压中的干扰脉冲,有利于提高转换精度。

2.2频率-电压变换器
由LM 331构成的频率-电压转换电路如图4所示,输入脉冲fi 经R1、C 1组成的微
分电路加到输入比较器的反相输入端。

输入比较器的同相输入端经电阻R2、R3分压而加有约2V cc /3的直流电压,反相输入端经电阻R1加有Vcc 的直流电压。

当输入
脉冲的下降沿到来时,经微分电路
R1、C 1产生一负尖脉冲叠加到反相输入端的Vcc 上,当负向尖脉冲大于Vcc /3时,输入比较器输出高电平使触发器置位,此时电流开关打向右边,电流源I R 对电容C L 充电,同时因复零晶体管截止而使电源Vcc 通过电阻Rt 对电容C t 充电。

当电容C L 两端电压达到2Vcc /3时,定时比较器输出高电平使触发器复位,此时电流开关打向左边,电容C L 通过电阻R L 放电,同时,复零晶体管导通,定时电容Ct 迅速放电,完成一次充放电过程。

此后,每当输入脉冲的下降沿到来时,电路重复上述的工作过程。

从前面的分析可知,电容C L 的充电时间由定时电路Rt 、C t 决定,充电电流的大小由电流源I R 决定,输入脉冲的频率越高,电容C L 上积累的电荷就越多,
图4LM 331F /V 电路图
-22-
《国外电子元器件》1999年第10期1999年10月
图5遥测电路图
输出电压(电容C L 两端的电压)就越高,实现了频率-电压的变换。

按照前面推导V /F 表达式的方法,可得到输出电压Vo 与fi 的关系为:
Vo =2.09R L R t C t f i /Rs
电容C 1的选择不宜太小,要保证输入脉冲经微分后有足够的幅度来触发输入比较器,但电容C 1小些有利于提高转换电路的抗干扰能力。

电阻R L 和电容C L 组成低通滤波器。

电容C L 大些,输出电压Vo 的纹波会小些,电容C L 小些,当输入脉冲频率变化时,输出响应会快些。

这些因素在实际运用时要综合考虑。

3.应用
图5为由两块LM 331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压,经运算放大器放大为0～10V 电压信号,由LM 331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度稳定的脉冲电压,此脉冲电压再经LM 331进行F /V 变换为电压进行测量,从而可避
免直接导线连接到测量室而造成的线路衰减或干扰,提高测量精度。

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LM 331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INA 101放大到0～10V 后加到V /F 变换器LM 331的输入端,从频率输出端f 0输出的频率信号加到单片机8031的输入端T 1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。

咨询编号:991006
图6
LM 331与单片机接口电路
(上接19页)
R L >R 1和Q >[(R L /R 1)-1]1/2
选择Q ,并计算匹配元件值如下:令A =(R L R 1-R 12
)
1/2
X L =QR 1
X C0=X L -A X csh =R L R 1/A L 1=X L /ωC 0=1/(ωX C0)C sh =1/(ωX csh )其中ω为中心频率,单位为弧度/s 。

L 1,L 2的初始值由表2给出。

总负载Q ≤5,可通过表面贴片元器件来实现。

该网络以不影响阻带特性的方式吸收表面贴片元器
件的寄生元素。

事实上用合适的元器件就能改进总的阻带衰减。

高Q 值元件能够提供低损耗的通带特性,对不希望产生的2～3rd 自谐振频率能提供良好的衰减。

在大多数条件下,要求在匹配网络后外加滤波元件及较好的屏蔽,以确保带外信号的绝对衰减并满足带外寄生抑制的要求。

对于电源电压3～5.5V 范围内的任何相位情况,MAX2430能承受VS WR =6∶1的输出负载失
配而不振荡。

在负载失配条件下,电阻R C 能够提高稳定性,且不影响电路的正常工作。

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表2　L 1、L 2的初值选择
f =ω/2π(M Hz )L 1(nH )L 2(nH )400～6002212
600～800158800～1000
8
8。