LM3915 IC Datasheet, Pinout, Application Circuits

Jeśli masz trudności ze zrozumieniem, jak używać układu scalonego LM3915, ten artykuł pomoże ci łatwo zbudować dowolny odpowiedni obwód za pomocą tego układu scalonego. Tutaj omówimy arkusz danych IC LM3915, jego funkcje pinout, główne specyfikacje elektryczne, a także kilka przydatnych obwodów aplikacji.

Ogólny opis

LM3915 to monolityczny układ scalony zaprojektowany do wykrywania analogowych sygnałów napięciowych i wytwarzania przyrostowego lub sekwencyjnego przełączania logicznego na jego 10 wyjściach.

Do tych wyjść można podłączyć urządzenia wskazujące, takie jak diody LED, LCD lub wyświetlacze próżniowe, aby uzyskać odpowiednie wskazanie wizualne w odpowiedzi na zmieniający się wejściowy sygnał analogowy.

Układ scalony ma jeden pinout do określenia, czy diody wyjściowe będą sekwencjonować indywidualnie (tryb punktowy), czy w formie wykresu słupkowego.

Dioda LED może być podłączona bez ograniczających rezystorów, ponieważ układ scalony zawiera wewnętrzną programowalną regulację prądu dla 10 wyjść.

Obwód IC zawierający wszystkie 10 diod LED może być obsługiwany przy zasilaniu zaledwie 3 V i do 25 V.

Układ scalony posiada adaptowalne napięcie odniesienia i dokładny 10-stopniowy dzielnik napięcia. Bufor wejściowy o wysokiej impedancji może być zasilany napięciem analogowym od 0 V do + 1,5 V.

Co więcej, wejścia są dobrze chronione przed sygnałami do zakresu ± 35V.

Bufor wejściowy obsługuje 10 komparatorów opamp, z których wszystkie są odniesione do sieci precyzyjnych dzielników. Poziom dokładności systemu jest zwykle w pobliżu 1 dB.

Wyświetlacz LM3915 3 dB / krok jest zbudowany tak, aby akceptować sygnały wejściowe o szerokim zakresie dynamiki. Na przykład wejście może mieć postać sygnału audio lub muzycznego o różnym natężeniu światła lub elektryczności wibracyjnej.

Aplikacje audio mogą mieć postać wskaźników średniego lub szczytowego poziomu, mierników mocy i mierników siły sygnału RF.

Aktualizacja tradycyjnego analogu VU mierniki z LM3915 Wykres słupkowy oparty na diodach LED zapewnia lepszą reakcję na oświetlenie, trwały wyświetlacz z ulepszonym polem widzenia umożliwiającym lepszą interpretację sygnału wejściowego.

LM3915 jest bardzo prosty w obsłudze. Oprócz dziesięciu diod LED można nawet użyć miernika odchylenia pełnej skali 1,2 V z tylko jednym rezystorem.

Kolejny oddzielny rezystor ustawia pełny zakres od 1,2 V do 12 V niezależnie od wartości napięcia zasilania. Jasność diody LED można łatwo regulować za pomocą jednego zewnętrznego potencjometru.

Typowa konfiguracja obwodu LM3915

Poniższy rysunek przedstawia, jak można ustawić IC LM3915 w jego najbardziej typowym lub podstawowym trybie funkcjonalnym.

Jeśli jesteś nowym hobbystą i chcesz szybko skonfigurować wyprowadzenia układu scalonego LM3915 lub LM3914, aby uzyskać wymagane działania, możesz skorzystać z poniższego schematu. Szczegóły pinoutów wyjaśniono poniżej:

pin # 10, pin # 11, pin # 12, pin # 13, pin # 14, pin # 15, pin # 16, pin # 17, pin # 18 i pin # 1 = Wszystkie są wyjściami do podłączenia diody LED. Diody LED nie wymagają zewnętrznego oporu, ale najlepiej jest, aby linia zasilania LED była ograniczona do 5 V, aby zachować rozpraszanie po dolnej stronie.

Pin # 3 to VDD lub dodatnie wejście zasilania dla układu scalonego, który może przyjmować dowolne zasilanie między 3 V a 25 V, ale zalecam użycie 5 V, aby utrzymać rozpraszanie diody LED na dolnej stronie.

Pin # 8 to pin Vss lub uziemienia (ujemny) zasilania układu scalonego.

Pin # 6 i pin # 7 mogą być połączone ze sobą i zaterminowane do linii uziemienia przez rezystor 1K.

Pin # 5 musi być skonfigurowany tak, jak pokazano na powyższym schemacie, poprzez ustawienie wstępne 10k i kondensator. To ustawienie wstępne można wyregulować w celu ustawienia pełnego zakresu oświetlenia LED w zależności od siły sygnału wejściowego.

Pin # 9 może pozostać niepodłączony (otwarty) lub podłączony do linii zasilającej +. Gdy nie są podłączone, sekwencja diod LED w górę / w dół indywidualnie wygląda jak działający „DOT” i stąd nazywana jest trybem DOT. Kiedy pin nr 9 jest podłączony do linii dodatniej, sekwencja diod LED przypomina poruszający się w górę / w dół podświetlany pasek, stąd nazywany trybem słupkowym.

Gdy to zrobisz, wystarczy podać sygnał wejściowy i obserwować wspaniały ruch diod LED zgodnie z zmienne amplitudy sygnału wejściowego lub muzyki

Bezwzględne maksymalne oceny

Bezwzględna maksymalna wartość znamionowa LM3915 wskazuje maksymalne parametry napięcia i prądu, które urządzenie może obsługiwać.

• Napięcie zasilania = 25 V.
• Zasilanie wyjściowe na diodach LED, jeśli używasz tutaj oddzielnego zasilania = 25 V (tak samo jak powyżej)
• Maksymalny zakres sygnału wejściowego = +/- 35V
• Napięcie odniesienia dzielnika = -100mV do poziomu zasilania.
• Straty mocy = 1365 mW

Układ wewnętrzny układu scalonego

Poniższy diagram przedstawia wewnętrzny układ układu scalonego. Widzimy, jak ustawione są komparatory opam do przetwarzania sygnału wejściowego na pinie # 5. Odniesienie na styku # 7 stosowane w kolejności przyrostowej na nieodwracających wejściach opampa przez sieć dzielnika rezystorowego typu drabinkowego.

Opis działania

Powyższy podstawowy schemat blokowy LM3915 zapewnia ogólne postrzeganie działania obwodu. Bufor wtórnika napięciowego o wysokiej impedancji wejściowej odpowiada na sygnały styku wejściowego nr 5.

Ten pinout jest zabezpieczony przed przepięciami i sygnałami odwrotnej polaryzacji. Sygnał z bufora trafia następnie do grupy 10 komparatorów.

Każdy z tych wzmacniaczy operacyjnych jest spolaryzowany do rosnących poziomów odniesienia poprzez szereg dzielników rezystorowych. Na powyższym obrazku sieć rezystorów jest połączona z wewnętrznym napięciem odniesienia 1,25 V.

Tutaj, na każde 3 dB wzrostu sygnału wejściowego, wyzwalany jest przełącznik na poziomie komparatora, powodując ruch i sekwencję odpowiedniej diody LED, interpretując odpowiedź sygnału.

Ten wewnętrzny dzielnik rezystora mógłby pracować z potencjałem 0-2 woltów na pinie # 5, poprzez zewnętrzną rezystywną sieć dzielnika.

ODNIESIENIE NAPIĘCIA WEWNĘTRZNEGO

Napięcie odniesienia dla układu scalonego LM3915 ma być zmienne, tak aby na REF OUT (pin # 7) i REF ADJ (pin # 8) wytwarzało maleńkie 1,25V.

Napięcie odniesienia jest doprowadzane do rezystora R1, które można zmieniać zgodnie z preferencjami. Ponieważ mamy stałe napięcie zasilania DC, prąd stały I1 może przepływać przez rezystor nastawczy wyjścia R2, umożliwiając napięcie wyjściowe:

V_{NA ZEWNĄTRZ}= V_REF(1 + R2 / R1) + I._ADJR2

Prąd pobierany przez pin nr 7 napięcia odniesienia decyduje o natężeniu prądu diody LED. Możemy spodziewać się około 10-krotności prądu, który może być pobierany przez każdą świecącą się wyjściową diodę LED.

Prąd ten jest mniej więcej stały, niezależnie od wahań napięcia zasilania i zmian temperatury. Prąd pobierany przez wewnętrzny dzielnik 10-rezystorowy oraz zewnętrzny dzielnik zadający prąd i napięcie muszą być brane pod uwagę przy obliczaniu prądu napędu LED.

Układ scalony zapewnia funkcję modulowania jasności diody LED w czasie rzeczywistym lub w odpowiedzi na zmiany napięcia wejściowego i inne sygnały. Pozwala to na włączenie wielu innowacyjnych wyświetlaczy lub opcji generowania przepięć wejściowych, alarmów itp.

Wszystkie wyjścia LM3915 są wewnętrznie sterowanymi buforami NPN BJT, jak pokazano poniżej.

Wewnętrzny hak sprzężenia zwrotnego ogranicza działanie tranzystora przed nadmiernym natężeniem prądu. Prąd wyjściowy dla diod LED jest ustalony na mniej więcej 10-krotność prądu obciążenia odniesienia, niezależnie od zmian napięcia wyjściowego, dopóki oczywiście tranzystory nie zostaną nasycone wysokim napięciem wejściowym.

Jak korzystać z MODE Pin # 9

Ten pin jest skonfigurowany do wymuszania dwóch funkcji. Zobacz poniższy uproszczony schemat blokowy.

WYBÓR TRYBU KROPKOWEGO LUB PASKOWEGO

Gdy pin # 9 jest podłączony do linii + zasilania (lub między -100mV a poziomem zasilania), komparator C1 wykrywa to i ustawia wyjście w tryb wykresu słupkowego. W tym trybie wszystkie diody LED reagują na świecący „pasek”, który przesuwa się w górę / w dół w odpowiedzi na zmieniające się sygnały na pinie # 5.

Jeśli pin # 9 jest niepodłączony, wyjścia są ustawione w trybie „DOT”. Oznacza to, że sekwencja diod LED w górę / w dół pojedynczo, pojedynczo, tworząc pulsujący, podświetlony DOT lub punktowy wygląd.

Podstawowym sposobem konfiguracji pinu nr 9 jest pozostawienie go otwartego lub niepodłączonego w celu zaimplementowania trybu punktowego lub podłączenie go do zasilania V + w celu implementacji trybu słupkowego.

W trybie pracy z prętem pin nr 9 powinien zostać od razu połączony ze stykiem nr 3. Linia LED +, która dostarcza duże prądy do łańcucha diod LED, nie powinna być używana ze stykiem nr 9, aby duże krople podczerwieni były trzymane z dala od tego styku.

Aby zapewnić, że wyjściowy wyświetlacz LED działa poprawnie, gdy więcej niż jeden LM3915s jest kaskadowany w trybie punktowym, wbudowany specjalny obwód taki, że dioda LED na styku # 10 wyłącza się dla pierwszego układu scalonego LM3915 w momencie, gdy dioda LED # 1 drugi LM3915 jest włączony.

Projekt kaskadowego łączenia układów scalonych LM3915 razem w trybie punktowym można zobaczyć poniżej.

Pod warunkiem, że napięcie sygnału wejściowego jest poniżej progu drugiego LM3915, dioda LED # 11 pozostaje wyłączona. Styk nr 9 pierwszego LM3915 doświadcza zatem skutecznego obwodu otwartego, który powoduje, że układ scalony działa w trybie punktowym.

Jednak w momencie, gdy sygnał wejściowy przekracza próg diody LED # 11, pin # 9 pierwszego LM3915 jest obniżany o poziom równy napięciu przewodzenia diody LED (1,5 V lub więcej) poniżej VLED.

Sytuacja ta jest natychmiast wychwytywana przez komparator C2, przy którym odniesiono się do 0,6 V poniżej VLED. Zmusza wyjście C2 do stanu niskiego, wyłączając tranzystor wyjściowy Q2, a następnie wyłączając diodę # 10.

VLED jest wykrywane przez rezystor 20k podłączony do pinu # 11. Niewielki prąd (poniżej 100 µA), który jest przekierowywany z diody LED # 9, nie powoduje żadnego rozpoznawalnego wpływu na intensywność diody LED. Dodatkowe źródło prądu na pinie nr 1 utrzymuje minimum 100 µA przepływające przez diodę LED nr 11, niezależnie od tego, czy wzrost sygnału wejściowego jest wystarczający do wyłączenia diody LED.

Oznacza to, że styk # 9 pierwszego LM3915 jest utrzymywany wystarczająco nisko, tak że dioda LED # 10 pozostaje wyłączona, podczas gdy świeci się którakolwiek z górnych diod w sekwencji.

Chociaż 100 µA zwykle nie zapewnia znacznej jasności diod LED, może być wystarczająco widoczne, jeśli zastosowane zostaną diody LED o wysokiej wydajności iw całkowitej ciemności. Jeśli brzmi to nie do przyjęcia, prostym rozwiązaniem byłoby bocznikowanie diody LED # 11 za pomocą rezystora 10k.

Spadek 1V IR jest wyższy niż minimalne 900 mV niezbędne do utrzymania wyłączonej diody LED # 10, ale wystarczająco mały, aby zapewnić, że dioda LED # 11 nie przewodzi powyżej niepożądanych granic.

Najtrudniejszy problem pojawia się, gdy zdarza się, że zużywane są znaczne prądy LED, szczególnie w trybie wykresu słupkowego.

Takie prądy odchodzące od bolca uziemienia prowadzą do spadków napięcia w okablowaniu zewnętrznym, powodując usterki i fluktuacje.

Idealnym rozwiązaniem staje się doprowadzenie kabli powrotnych z portów sygnałowych, odniesień do masy i od spodu łańcucha rezystorów do jednego wspólnego zacisku, który może znajdować się najbliżej pinu nr 2.

Przedłużone połączenia przewodowe od VLED do wspólnych anod LED mogą wyzwalać oscylacje. Biorąc pod uwagę, jak poważny jest problem, kondensatory odsprzęgające 0,05 µF do 2,2 µF mogą być używane między wspólną anodą LED a stykiem nr 2.

Pomaga to wytłumić wszelkie rozwinięte oscylacje. Jeśli okablowanie linii zasilającej anodę LED jest nieosiągalne, identyczne odsprzęganie między stykami nr 1 i 2 okazuje się wystarczające do wyeliminowania zakłóceń.

Rozpraszanie mocy

Należy wziąć pod uwagę straty mocy, szczególnie w trybie barowym. Na przykład przy zasilaniu 5 V i wszystkich diodach LED skonfigurowanych do pracy z prądem 20 mA można oczekiwać, że sekcja sterownika diod LED w układzie scalonym będzie rozpraszać ponad 600 mW.

W takich przypadkach rezystor 7,5 Ω może być użyty szeregowo z linią zasilającą LED, co może pomóc obniżyć poziom rozpraszania do połowy pierwotnej wartości. Ujemny koniec tego rezystora musi być wzmocniony solidnym tantalowym kondensatorem obejściowym 2,2 µF ze stykiem nr 2.

KASKADOWE układy scalone LM3915

Aby używać sygnałów wyświetlacza o zakresie dynamiki 60 dB lub 90 dB, możesz potrzebować kilku układów scalonych LM3915 połączonych kaskadowo.

Prostą, niedrogą metodą kaskadowania kilku LM3915 byłoby ustalenie napięć odniesienia dwóch układów scalonych oddalonych od siebie o 30 dB, jak wskazano w.

Potencjometr R1 służy do marginalnej regulacji pełnego zakresu napięcia pierwszego układu scalonego LM3915 do 316 mV, podczas gdy napięcie odniesienia drugiego układu scalonego jest zaplanowane na 10 V przez R4.

Wadą tej techniki jest to, że próg włączenia diody LED # 1 wynosi zaledwie 14 mV i biorąc pod uwagę, że LM3915 może mieć przesunięcie napięcia do 10 mV, mogą wystąpić znaczne błędy.

Ta metoda absolutnie nie jest zalecana dla wyświetlaczy 60 dB, wymagających przyzwoitej precyzji przy kilku początkowych progach wyświetlania.

Doskonała technika pokazana na poniższym rysunku utrzymuje napięcie odniesienia przy 10 V dla każdego z dwóch układów scalonych LM3915 i wzmacnia sygnał wejściowy do niższego LM3915 o 30 dB. Biorąc pod uwagę, że para 1% rezystorów jest w stanie ustalić wzmocnienie wzmacniacza na poziomie ± 0,2 dB, potrzeba redukcji wzmocnienia staje się zbędna.

Jednak napięcie przesunięcia 5 mV opamp może być w stanie zmienić pierwszy limit przełączania diody LED o około 4 dB, co wymaga dostrajania przesunięcia.

Pamiętaj, że tylko jedna regulacja może pomóc zniwelować przesunięcie między dwoma precyzyjnym prostownikiem wraz ze stopniem wzmocnienia 30 dB.

Z drugiej strony, zamiast wzmacniać, sygnały wejściowe o rozsądnie wysokiej amplitudzie mogą być dostarczane bezpośrednio do niższego LM3915, a następnie tłumione o 30 dB, aby popchnąć drugi układ scalony LM3915.

Obwody aplikacji LM3915

Detektor pików półfalowych

Najlepszym sposobem na pokazanie sygnału AC przez układ scalony LM3915 jest zaimplementowanie go bezpośrednio do nieskorygowanego pinu 5. Ponieważ zapalona dioda LED oznacza chwilową wielkość zastosowanego przebiegu prądu przemiennego, możliwe staje się wyznaczenie zarówno maksymalnych, jak i średnich wartości sygnałów audio w ten sam sposób.

LM3915 dobrze reaguje w szczególności na dodatnie półcykle, ale nie zostanie uszkodzony żaden sygnał wejściowy o wartości do ± 35 V (lub nawet do ± 100 V, jeśli rezystor 39 k jest używany szeregowo z sygnałem wejściowym).

Zaleca się obsługę obwodu w trybie DOT i pozwolić każdej diodzie LED pobierać 30 mA, aby uzyskać optymalną jasność z zestawu.

Aby wykryć średnią wartość prądu przemiennego lub w celu wykrycia wartości szczytowej, konieczne będzie wyprostowanie sygnału.

Jeśli LM3915 jest skonfigurowany z pełną skalą 10 V na dzielniku napięcia, próg przełączania dla pierwszej diody LED będzie wynosił zaledwie 450 mV. Zwykły prostownik z diodą krzemową może nie działać skutecznie na niższych poziomach z powodu progu diody 0,6 V.

Detektor szczytów półfalowych na powyższym rysunku wykorzystuje wtórnik nadajnika PNP przed diodą. Ze względu na fakt, że napięcie tranzystora baza-emiter blokuje przesunięcie diody w zakresie około 100 mV, metoda działa wystarczająco dobrze z pojedynczymi aplikacjami LM3915 z wyświetlaczem 30 dB.

Więcej obwodów aplikacji

W rzeczywistości istnieje ogromna liczba aplikacji obwodów, które można zbudować za pomocą układu scalonego LM3915. Kilka z nich omówiłem już na tej stronie, do których możesz się odwołać odwiedzając TUTAJ :

Więc ludzie to był krótki opis wyjaśniający dane techniczne i szczegóły wyprowadzeń układu scalonego LM3915. Jeśli masz dalsze wątpliwości, daj nam znać, korzystając z pola komentarza poniżej, postaramy się jak najszybciej się z nami skontaktować.

Bibliografia

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

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