LM3915 IC datasheet, Pinout, aplikačné obvody

Ak máte ťažkosti s porozumením toho, ako používať IC LM3915, tento článok vám pomôže ľahko zostaviť akýkoľvek požadovaný obvod pomocou tohto IC. Tu budeme diskutovať o údajovom liste IC LM3915, jeho funkciách pinout, jeho hlavných elektrických špecifikáciách a tiež niekoľkých užitočných aplikačných obvodoch.

Všeobecný popis

LM3915 je monolytický integrovaný obvod navrhnutý na snímanie analógových napäťových signálov a na výrobu prírastkového alebo postupného logického prepínania na jeho 10 výstupoch.

K týmto výstupom je možné pripojiť identifikačné zariadenia ako LED, LCD alebo vákuové displeje, aby sa získala zodpovedajúca vizuálna indikácia v reakcii na meniaci sa vstupný analógový signál.

Integrovaný obvod má jeden vývod na určovanie, či sa budú výstupné LED diódy radiť jednotlivo (bodový režim) alebo vo forme stĺpcového grafu.

LED môže byť pripojená bez obmedzenia rezistorov, pretože IC obsahuje vnútornú programovateľnú reguláciu prúdu pre 10 výstupov.

Obvod IC vrátane všetkých 10 LED diód je možné prevádzkovať pri napájaní od 3 V až do 25 V.

IC obsahuje prispôsobiteľnú referenciu napätia a presný 10-stupňový delič napätia. Vysokoimpedančný vstupný buffer môže byť napájaný analógovými napätiami od 0 V do + 1,5 V.

Ďalej sú vstupy dobre chránené pred signálmi až do rozsahu ± 35V.

Vstupná vyrovnávacia pamäť prevádzkuje 10 operačných zosilňovačov, ktoré sú všetky odkazované na presnú deliacu sieť. Úroveň presnosti systému sa bežne pohybuje okolo 1 dB.

Displej modelu LM3915 s rýchlosťou 3 dB / krok je skonštruovaný pre príjem vstupných signálov so širokým dynamickým rozsahom. Napríklad vstup môže byť vo forme zvukového alebo hudobného signálu, meniacej sa intenzity svetla alebo vibračnej elektriny.

Audio aplikácie môžu byť vo forme priemerných alebo špičkových indikátorov, meračov výkonu a meračov sily RF signálu.

Modernizácia tradičného analógu Merače VU s LM3915 stĺpcový graf založený na LED poskytuje lepšiu odozvu osvetlenia, odolný displej so zlepšeným zorným poľom, ktorý umožňuje lepšiu interpretáciu vstupného signálu.

Používanie LM3915 je veľmi jednoduché. Okrem desiatich LED diód môžete dokonca použiť 1,2V merač odchýlky v plnom rozsahu iba s jedným rezistorom.

Ďalší samostatný rezistor nastavuje rozsah v rozsahu od 1,2 V do 12V bez ohľadu na hodnotu napájacieho napätia. Jas LED je ľahko ovládateľný pomocou jedného externého hrnca.

Typická konfigurácia obvodu LM3915

Nasledujúci obrázok ukazuje, ako je možné IC LM3915 nastaviť v najtypickejšom alebo základnom funkčnom režime.

Ak ste novým fanúšikom a chcete rýchlo nakonfigurovať pinouty IC LM3915 alebo LM3914, aby ste dosiahli požadované akcie, môžete použiť nasledujúci diagram. Podrobnosti o zapojení sú vysvetlené nižšie:

pin # 10, pin # 11, pin # 12, pin # 13, pin # 14, pin # 15, pin # 16, pin # 17, pin # 18 a pin # 1 = Všetky sú výstupy pre pripojenie LED. LED diódy nepotrebujú vonkajší odpor, najlepšie však musí byť napájacie vedenie LED obmedzené na 5 V, aby sa udržala strata na spodnej strane.

Pin # 3 je VDD alebo kladný vstup napájania pre IC, ktorý môže brať akékoľvek napájanie medzi 3V a 25V, ale odporúčam použiť 5V na udržanie rozptýlenia LED na spodnej strane.

Pin # 8 je Vss alebo zemný (záporný) napájací pin IC.

Pin č. 6 a pin č. 7 je možné spojiť a ukončiť k zemi cez rezistor 1K.

Pin # 5 musí byť nakonfigurovaný tak, ako je to znázornené na vyššie uvedenom diagrame, pomocou 10k predvoľby a kondenzátora. Túto predvoľbu je možné upraviť na nastavenie rozsahu osvetlenia LED v plnom rozsahu v závislosti od sily vstupného signálu.

Pin # 9 by mohol zostať nezapojený (otvorený) alebo pripojený k + napájaciemu vedeniu. Ak nie sú pripojené, LED diódy sa postupne posúvajú nahor / nadol a javia sa ako bežiaci bod „DOT“, a preto sa nazývajú režim DOT. Keď je pin # 9 pripojený k kladnej linke, postupnosť LED diód sa podobá hore / dole pohybujúcemu sa osvetlenému pruhu, ktorý sa preto nazýva režim pruhu.

Keď je to hotové, je to už len o napájaní vstupného signálu a sledovaní nádherného pohybu LED diód podľa meniaci sa vstupný signál alebo amplitúdy hudby

aboslútne maximálne hodnotenie

Absolútne maximálne hodnotenie LM3915 označuje maximálne parametre napätia a prúdu, s ktorými je dovolené zariadenie manipulovať.

• Napájacie napätie = 25V
• Výstupné napájanie na LED diódach, ak tu používate samostatné napájanie = 25 V (rovnaké ako vyššie)
• Maximálny rozsah vstupného signálu = +/- 35V
• Referenčné napätie rozdeľovača = -100 mV do úrovne napájania.
• Ztrátový výkon = 1365 mW

Vnútorné usporiadanie IC

Nasledujúci diagram zobrazuje vnútorné rozloženie IC. Na kolíku č. 5 môžeme vidieť, ako sú usporiadané opamové komparátory na spracovanie vstupného signálu. Referencia na kolíku # 7 sa aplikovala v prírastkovom poradí na operačné neinvertujúce vstupy cez sieť odporového deliča rebríka.

funkčný popis

Vyššie uvedený základný blokový diagram LM3915 poskytuje všeobecné vnímanie fungovania obvodu. Pamäť sledovača napätia na vysokej vstupnej impedancii reaguje na signály vstupu č. 5.

Tento vývod je zabezpečený proti signálom prepätia a reverznej polarity. Signál z medzipamäte potom ide do skupiny 10 komparátorov.

Každý z týchto opampov je predpätý na zvyšujúcu sa referenčnú úroveň prostredníctvom série odporových deličov. Na obrázku vyššie je rezistorová sieť spojená s vnútorným referenčným napätím 1,25 V.

Tu sa pri každom zvýšení vstupného signálu o 3 dB spustí spínač v komparačnej úrovni, ktorý spôsobí pohyb príslušnej LED a postupnosť podľa toho, čo interpretuje reakciu signálu.

Tento vnútorný odporový delič by mohol byť prevádzkovaný s potenciálom 0 - 2 volty na kolíku # 5 prostredníctvom externej siete odporového deliča.

REFERENCIA VNÚTORNÉHO NAPÄTIA

Referenčné napätie pre IC LM3915 má byť variabilné, takže vytvára malé 1,25 V cez REF OUT (pin # 7) a REF ADJ (pin # 8).

Referenčné napätie je implementované cez rezistor R1, ktoré je možné meniť podľa preferencie. Pretože máme konštantné napájacie jednosmerné napätie, môže sa cez výstupný rezistor R2 pohybovať konštantný prúd I1, ktorý umožňuje výstupné napätie:

V._VON= V_REF(1 + R2 / R1) + I._ADJR2

O množstve prúdu LED rozhoduje prúd odoberaný pinom referenčného napätia # 7. Môžeme očakávať, že každá osvetlená výstupná LED bude asi 10-krát vyššia ako tento prúd, ktorý je prípustné spotrebovať.

Tento prúd je viac-menej konštantný bez ohľadu na zmeny napájacieho napätia a zmeny teploty. Pri výpočte budiaceho prúdu LED sa musí brať do úvahy prúd, ktorý používa interný 10-odporový delič a externý delič na nastavenie prúdu a napätia.

IC poskytuje funkciu modulácie jasu LED podľa referenčného signálu v reálnom čase alebo v reakcii na zmeny vstupného napätia a ďalšie signály. To umožňuje zahrnutie mnohých inovatívnych displejov alebo možností výroby vstupného prepätia, alarmov atď.

Výstupy LM3915 sú všetky vnútorne prúdom riadené medzipamäte NPN BJT, ako je uvedené nižšie.

Interný spätnoväzbový hák obmedzuje tranzistor pred nadprúdovými situáciami. Výstupný prúd pre LED diódy je pevne nastavený na zhruba 10-násobok referenčného zaťažovacieho prúdu, bez ohľadu na kolísanie výstupného napätia, kým samozrejme nie sú tranzistory nasýtené vysokým vstupným napájaním.

Ako používať kolík MODE č. 9

Tento pin je nakonfigurovaný na vynútenie dvoch funkcií. Prečítajte si nasledujúci zjednodušený blokový diagram.

VÝBER REŽIMU BODOVÝ ALEBO BAR

Keď je pin # 9 pripojený k napájaciemu vedeniu + (alebo medzi -100mV a úrovňou napájania), komparátor C1 to zaznamená a nastaví výstup v režime stĺpcového grafu. V tomto režime všetky LED diódy reagujú osvetleným spôsobom, ktorý sa pohybuje hore / dole v závislosti na meniacich sa signáloch na kolíku č. 5.

Ak pin # 9 nie je pripojený, výstupy sa nastavia v režime „DOT“. To znamená, že jednotlivé LED diódy postupujú jednotlivo nahor / nadol a vytvárajú pulzujúci osvetlený bod alebo bodový vzhľad.

Základným spôsobom, ako nakonfigurovať pin # 9, je ponechať ho otvorený alebo nepripojený na implementáciu bodového režimu alebo ho pripojiť k napájaniu V + na implementáciu tyčového režimu.

V režime pruhu by mal byť kolík č. 9 okamžite zahnutý pomocou kolíka č. 3. Vedenie LED +, ktoré dodáva do LED reťazca veľké prúdy, by sa nemalo používať s kolíkom č. 9, aby sa veľké infračervené kvapky od tohto kolíka držali stranou.

Aby sa zabezpečilo správne fungovanie výstupného LED displeja, keď je viac ako jedna jednotka LM3915 kaskádovo usporiadaná v bodovom režime, je potrebné zabudovať špeciálne obvody, takže LED dióda na kolíku č. 10 zhasne pre prvý modul LM3915 IC v momenete, keď LED č. druhá LM3915 je zapnutá.

Dizajn kaskádových integrovaných obvodov LM3915 dohromady v bodovom režime je možné vidieť nižšie.

Za podmienky, že napätie vstupného signálu je pod prahovou hodnotou druhého LM3915, LED # 11 zostane zhasnutá. Pin # 9 prvého LM3915 preto zažíva efektívny otvorený obvod, ktorý spôsobí, že IC bude pracovať v bodovom režime.

Avšak v okamihu, keď vstupný signál prekročí prahovú hodnotu LED # 11, pin # 9 prvého LM3915 klesne o úroveň rovnajúcu sa doprednému napätiu LED (1,5 V alebo viac) pod VLED.

Túto situáciu okamžite zachytí komparátor C2, na ktorý sa odkazuje 0,6 V pod VLED. Prinúti výstup C2 klesnúť, vypne výstupný tranzistor Q2 a následne zhasne LED # 10.

VLED sa detekuje cez rezistor 20k pripojený k pinu # 11. Malý prúd (pod 100 µA), ktorý je presmerovaný z LED # 9, neprodukuje žiadny zreteľný vplyv na intenzitu LED. Prídavný zdroj prúdu na kolíku # 1 udržuje minimálne 100 µA prechádzajúcu LED # 11 bez ohľadu na to, či je alebo nie je nárast vstupného signálu dostatočný na vypnutie LED.

To znamená, že pin # 9 prvého LM3915 je udržiavaný na dostatočne nízkej úrovni, takže udržuje LED # 10 vypnutú, zatiaľ čo ktorákoľvek z horných LED diód v poradí svieti.

Aj keď 100 µA zvyčajne nevytvára značný jas LED, môže byť viditeľný iba v prípade, že sú použité vysoko účinné LED, a v úplnej tme. Ak to znie neprijateľne, ľahkým riešením by bolo prepnúť LED # 11 s odporom 10k.

Pokles infračerveného žiarenia o hodnote 1 V je vyšší ako minimálnych 900 mV potrebných na udržanie vypnutej LED # 10, ale dostatočne malý na to, aby zabezpečil, že LED # 11 nebude viesť nad nežiaduce limity.

Najnáročnejší problém nastáva, keď sa náhodou spotrebujú značné prúdy LED, konkrétne v režime stĺpcového grafu.

Takéto prúdy, ktoré sa vzďaľujú od uzemňovacieho kolíka, vedú k poklesu napätia vo vonkajšom vedení a spôsobujú závady a výkyvy.

Dostať spätné káble zo signálnych portov, uzemňovacích referencií a zo spodnej strany rezistorového reťazca do jedinej spoločnej svorky, ktorá môže byť najbližšie ku kolíku # 2, sa stáva ideálnym prístupom.

Rozšírené drôtové spojenia z VLED smerom k bežným LED anódam môžu spúšťať oscilácie. Na základe závažnosti problému je možné použiť oddeľovacie kondenzátory 0,05 µF až 2,2 µF medzi bežnou anódou LED a pinom č. 2.

To pomáha tlmiť vzniknuté kmity. Ak je anódové napájanie anódy LED nedostupné, ukázalo sa, že rovnaké zrušenie prepojenia medzi vývodom # 1 a vývodom # 2 je postačujúce na potlačenie rušenia.

Strata výkonu

Je potrebné vziať do úvahy stratový výkon, najmä v barovom režime. Napríklad s napájaním 5 V a so všetkými LED diódami nastavenými na prácu s prúdom 20 mA možno očakávať, že sa časť ovládača LED v IC stratí nad 600 mW.

V takýchto prípadoch je možné použiť rezistor 7,5 Ω v sérii s napájacím vedením LED, čo by mohlo pomôcť znížiť úroveň rozptylu na polovicu pôvodnej hodnoty. Záporný koniec tohto rezistora musí byť zosilnený 2,2 µF tantalovým obtokovým kondenzátorom s kolíkom # 2.

KASCADOVANIE integrovaných obvodov LM3915

Pre použitie zobrazovacích signálov s dynamickým rozsahom 60 dB alebo 90 dB môže byť potrebné zoskupiť niekoľko integrovaných obvodov LM3915.

Priamou a cenovo dostupnou metódou kaskádovania niekoľkých párov LM3915 by bolo stanovenie referenčných napätí dvoch integrovaných obvodov vzdialených od seba 30 dB, ako je uvedené v TSI.

Potenciometer R1 sa používa na reguláciu plného rozsahu napätia prvého IC LM3915 na 316 mV okrajovo, zatiaľ čo referenčná hodnota druhého IC je naplánovaná na 10 V R4.

Nevýhodou tejto techniky je, že prahová hodnota zapnutia LED # 1 je iba 14 mV a vzhľadom na to, že LM3915 môže mať ofsetové napätie až 10 mV, môže dochádzať k podstatným chybám.

Táto metóda sa absolútne neodporúča pri 60 dB displejoch vyžadujúcich slušnú presnosť pri niekoľkých počiatočných prahových hodnotách displeja.

Vynikajúca technika zobrazená na nasledujúcom obrázku udržuje referenciu na 10 V pre každý z dvoch integrovaných obvodov LM3915 a zvyšuje vstupný signál k dolnej hodnote LM3915 o 30 dB. Vzhľadom na to, že pár 1% rezistorov je schopný fixovať zisk zosilňovača na ± 0,2 dB, je potreba zníženia zisku zbytočná.

Avšak offsetové napätie operačného zosilňovača 5 mV by mohlo byť schopné zmeniť prvý limit spínania LED asi o 4 dB, čo si vyžaduje orezanie.

Pamätajte, že iba jedna úprava môže pomôcť anulovať offset medzi dvoma presným usmerňovačom a stupňom zosilnenia 30 dB.

Na druhej strane, namiesto zosilnenia by sa mohli vstupné signály s primerane vysokou amplitúdou priviesť priamo do dolnej LM3915 a následne zoslabiť o 30 dB, aby sa tlačil na druhú LM3915 IC.

LM3915 Aplikačné obvody

Detektor polovičnej vlny

Najlepším spôsobom, ako vystaviť AC signál cez IC LM3915, je implementovať ho priamo do kolíka 5 nerektifikovaný. Pretože rozsvietená LED dióda označuje okamžitú veľkosť použitého tvaru vlny AC, je možné určiť maximálnu aj priemernú hodnotu zvukových signálov rovnakou metódou.

LM3915 dobre reaguje na pozitívne polcykly, ale nijako nepoškodí žiadne vstupné signály až do ± 35 V (alebo dokonca do ± 100 V, ak sa so vstupným signálom použije sériový odpor 39 k).

Odporúča sa, aby ste obvod prevádzkovali v režime DOT a umožnili každej LED odoberať 30 mA, aby ste dosiahli optimálny jas nastavenia.

Na zistenie strednej hodnoty striedavého prúdu alebo na špičkovú detekciu bude potrebná oprava signálu.

Ak je model LM3915 nastavený na plný rozsah 10 V naprieč svojim deličom napätia, bude spínací prah pre prvú LED iba 450 mV. Bežný usmerňovač kremíkovej diódy nemusí pracovať efektívne na nižších úrovniach kvôli prahovej hodnote 0,6 V diódy.

Polvlnový špičkový detektor na vyššie uvedenom obrázku využíva pred diódou sledovač emitorov PNP. Vzhľadom na to, že napätie základne-emitor tranzistora blokuje posun diódy v rozmedzí okolo 100 mV, metóda funguje dostatočne dobre pri jednotlivých aplikáciách LM3915 s displejom 30 dB.

Viac aplikačných obvodov

V skutočnosti existuje obrovské množstvo obvodových aplikácií, ktoré môžete vytvoriť pomocou IC LM3915. O niekoľkých z nich som už hovoril na tejto webovej stránke, ktorú môžete navštíviť TU :

Takže toto bol krátky popis vysvetľujúci údajový list a podrobnosti o IC IC LM3915. Ak máte ďalšie pochybnosti, dajte nám vedieť prostredníctvom poľa pre poznámky nižšie, pokúsime sa vás najskôr kontaktovať.

Referencie

https://www.digchip.com/datasheets/download_datasheet.php?id=514550&part-number=LM3915

https://es.wikipedia.org/wiki/LM3915