引脚编号引脚名称功能1C电流输出电流输出2Ref电流参考电流3频率输出频率输出4GND接地5R / C连接RC定时电路6Thresholod阈值7比较器输入比较输入8VS电源LM331内部电路组成作为输入右比较器定时比较器,RS翻转 - 触发器,输出驱动管,归零晶体管,带隙基准电路,精密电流源电路,电流开关,输出保护管等。
输出驱动管采用开路集电极形式,可通过选择逻辑。
电流和外部电阻可灵活地改变输出脉冲的逻辑电平,以适应不同的逻辑电路,如TTL,DTL和CMOS。
LM331可以采用双电源或单电源供电,工作电压范围为4.0至40V,输出电压高达40V,可防止Vcc短路。
上图是由LM331组成的电压 - 频率转换电路。
外部电阻器Rt和Ct以及定时比较器,零返回晶体管和R-S触发器构成单稳定电路。
当输入端子Vi +输入正电压时,输入比较器输出高电平,RS触发器置位,Q输出高电平,输出驱动管导通,输出端子fo为逻辑低电平,电流开关在右侧,电流源IR对电容器CL充电。
此时,由于零返回晶体管截止,电源Vcc还通过电阻器Rt对电容器Ct充电。
当电容器Ct两端的充电电压大于Vcc的2/3时,定时比较器输出高电平以复位RS触发器,Q输出为低电平,输出驱动器关闭,输出端子为是逻辑高。
同时,零点返回晶体管导通,电容器Ct通过复位零晶体管快速放电;电流开关向左转,电容器CL使电阻RL放电。
当电容器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,设置R-S触发器,从而重复该环路以形成自激振荡。
电容器Ct,CL充电和放电以及输出脉冲f0的波形如右图所示。
设电容器CL的充电时间为t1,放电时间为t2。
根据电容器CL上的电荷平衡原理,我们得到:(IR-VL / RL)t1 = t2VL / RL右图为电容器充放电输出波形:上式可以得到:f0 = 1 /(t1 + t2)= VL /(RLIRt1)实际上,电路的VL在很小的范围内波动(约10mV),因此可以考虑VL = Vi,所以上面的公式可以表示为:f0 = = Vi /(RLIRt1)可以看出输出脉冲频率f0与输入电压Vi成比例,从而实现电压 - 频率转换。
当IR由内部参考电压和外部电阻Rs提供的1.90V参考电压决定时,IR = 1.90 / Rs,改变Rs的值,可以调节电路的转换增益,t1由定时元件决定Rt和Ct,关系式为:t1 = 1.1 RtCt,典型值Rt =6.8kΩ,Ct = 0.01& amp;微; F,t1 = 7.5& amp;微;秒。
从f0 = Vi /(RLIRt)可以看出,电阻Rs,RL,Rt和电容Ct直接影响转换结果f0,因此对元件的精度有一定的要求,可以根据需要适当选择。
转换精度。
电容CL对转换结果没有直接影响。
但是,应选择漏电流小的电容器。
电阻器R1和电容器C1形成低通滤波器以减小输入电压中的干扰脉冲,这有利于提高转换精度。
右边的图片由两个由LM331组成的遥测电路组成。
在人员无法进入或不易进入的情况下,传感器将被测量并转换为电压,由运算放大器放大至0~10V电压信号,V / F由LM331转换为脉冲信号,并传输通过长双绞线到测量室。
由光电耦合器转换到测量室中的振幅室引起的衰减或干扰提高了测量精度。
目前,12位/ A / D转换器的价格仍然相对昂贵,而使用V / F转换器代替A / D转换器,当速度不是太高时,这是更好的选择。
由LM331组成的A / D转换器采集系统的接口电路如图6所示。
来自传感器的毫伏级电压信号被低温漂移运算放大器INA101放大到0~10V,然后应用于输入V / F转换器LM331的端子。
从频率输出端子f0输出的频率信号被施加到微控制器8031的输入端子。
在T1上。
根据分辨率要求,处理软件(限于长度,省略程序部分),最后获得A / D转换的结果。