LM3915 IC Datasheet, Pinout, Application Circuits

Если вам сложно понять, как использовать микросхему LM3915, эта статья поможет вам легко построить любую желаемую применимую схему с использованием этой микросхемы. Здесь мы обсудим техническое описание микросхемы LM3915, ее распиновку, основные электрические характеристики, а также несколько полезных схем приложений.

Общее описание

LM3915 - это монолитная ИС, предназначенная для считывания аналоговых сигналов напряжения и выполнения инкрементального или последовательного логического переключения на своих 10 выходах.

К этим выходам могут быть подключены устройства идентификации, такие как светодиоды, ЖК-дисплеи или вакуумные дисплеи, чтобы получить соответствующую визуальную индикацию в ответ на изменяющийся входной аналоговый сигнал.

Микросхема имеет одну распиновку для обозначения, будут ли выходные светодиоды последовательно включаться (точечный режим) или в виде гистограммы.

Светодиод может быть подключен без ограничивающих резисторов, поскольку ИС имеет внутреннее программируемое регулирование тока для 10 выходов.

Схема ИС, включающая все 10 светодиодов, может работать от напряжения от 3 В до 25 В.

IC особенности адаптируемый опорного напряжения и точный 10 ступенчатый делитель напряжения. Входной буфер с высоким импедансом может запитывать аналоговые напряжения от 0 В до + 1,5 В.

Более того, входы хорошо защищены от сигналов в диапазоне до ± 35 В.

Во входном буфере работают 10 компараторов операционных усилителей, которые связаны с сетью прецизионных делителей. Уровень точности системы обычно составляет около 1 дБ.

Дисплей LM3915 с шагом 3 дБ / шаг предназначен для приема входных сигналов с широким динамическим диапазоном. Например, вход может быть в виде звукового или музыкального сигнала, изменяющейся интенсивности света или колебательного электричества.

Аудиоприложения могут быть в виде индикаторов среднего или пикового уровня, измерителей мощности и измерителей мощности радиосигнала.

Обновление традиционного аналога VU-метры с LM3915 гистограмма на основе светодиодов обеспечивает лучший световой отклик, прочный дисплей с улучшенным полем обзора позволяет лучше интерпретировать входной сигнал.

LM3915 очень прост в использовании. В дополнение к десяти светодиодам вы даже можете использовать измеритель полного отклонения 1,2 В с одним резистором.

Другой отдельный резистор устанавливает полный диапазон от 1,2 В до 12 В независимо от значения напряжения питания. Яркость светодиода легко регулируется с помощью одного внешнего потенциометра.

Типовая конфигурация схемы LM3915

На следующем изображении показано, как IC LM3915 может быть настроен в наиболее типичном или базовом функциональном режиме.

Если вы новый любитель и хотите быстро настроить распиновку IC LM3915 или LM3914 для выполнения требуемых действий, то можно использовать следующую диаграмму. Детали распиновки объяснены ниже:

Контакт № 10, контакт № 11, контакт № 12, контакт № 13, контакт № 14, контакт № 15, контакт № 16, контакт № 17, контакт № 18 и контакт № 1 = все выходы для подключения светодиодов. Светодиоды не нуждаются во внешнем сопротивлении, но предпочтительно, чтобы линия питания светодиода была ограничена до 5 В, чтобы сохранить рассеивание на нижней стороне.

Контакт № 3 - это VDD или положительный вход питания для ИС, который может принимать любое напряжение от 3 В до 25 В, но я рекомендую использовать 5 В, чтобы уменьшить рассеивание светодиода на нижней стороне.

Контакт # 8 - это Vss или заземляющий (отрицательный) вывод питания IC.

Контакт №6 и контакт №7 можно соединить вместе и подключить к линии заземления через резистор 1 кОм.

Контакт № 5 должен быть настроен, как показано на схеме выше, через предустановку 10 кОм и конденсатор. Эту предустановку можно отрегулировать для установки полного диапазона яркости светодиода в зависимости от силы входного сигнала.

Контакт № 9 можно оставить неподключенным (разомкнутым) или подключить к + линии питания. Когда они не подключены, светодиоды последовательно повышаются / опускаются, индивидуально появляясь как работающая «ТОЧКА» и, следовательно, называются режимом ТОЧКИ. Когда контакт № 9 подключен к положительной линии, последовательность светодиодов похожа на движущуюся вверх / вниз освещенную полосу, поэтому это называется режимом полосы.

Как только это будет сделано, нужно просто подать входной сигнал и наблюдать за чудесным движением светодиодов в соответствии с различные амплитуды входного сигнала или музыки

Абсолютные максимальные значения

Абсолютный максимальный рейтинг LM3915 указывает на максимальные параметры напряжения и тока, с которыми устройство может работать.

• Напряжение питания = 25 В
• Выходное напряжение на светодиодах, если вы используете здесь отдельный источник питания = 25 В (как указано выше).
• Максимальный диапазон входного сигнала = +/- 35 В
• Делитель опорного напряжения = -100mV на уровень питания.
• Рассеиваемая мощность = 1365 мВт

Внутренняя компоновка ИС

На следующей схеме показано внутреннее устройство ИС. Мы можем видеть, как компараторы ОЗУ устроены для обработки входного сигнала на выводе №5. Опорный сигнал на выводе 7 применяется в возрастающем порядке через неинвертирующие входы операционного усилителя через схему резисторного делителя лестничного типа.

Функциональное описание

Приведенная выше базовая блок-схема LM3915 дает общее представление о работе схемы. Буфер повторителя напряжения с высоким входным сопротивлением реагирует на сигналы входного контакта №5.

Эта распиновка защищена от перенапряжения и сигналов обратной полярности. Затем сигнал из буфера поступает в группу из 10 компараторов.

Каждый из этих операционных усилителей смещен на возрастающие опорные уровни через резисторный делитель. На изображении выше цепь резисторов связана с внутренним опорным напряжением 1,25 В.

Здесь, на каждые 3 дБ повышения входного сигнала, срабатывает переключатель уровня компаратора, заставляя соответствующий светодиод двигаться и последовательность соответственно, интерпретируя реакцию сигнала.

Этот внутренний резисторный делитель может работать с потенциалом 0–2 В на выводе № 5 через внешний резистивный делитель.

ВНУТРЕННЕЕ НАПРЯЖЕНИЕ ССЫЛКА

Опорное напряжение для IC LM3915 предназначен, чтобы быть переменной таким образом, что она создает крошечные 1.25V через REF OUT (контактный # 7) и REF ADJ (контакт # 8).

Опорного напряжения осуществляется через резистор R1, который может быть изменен в соответствии с предпочтениями. Поскольку у нас есть постоянное напряжение питания постоянного тока, постоянный ток I1 может проходить через резистор настройки выхода R2, обеспечивая выходное напряжение:

V_ИЗ= V_REF(1 + R2 / R1) + я_ADJR2

Тока попадали в опорном напряжении штифта # 7 определяет количество тока светодиода. Мы можем ожидать, что каждый светящийся выходной светодиод может потреблять примерно в 10 раз больше этого тока, чем допустимо.

Этот ток более или менее постоянен независимо от колебаний напряжения питания и температуры. При расчете тока возбуждения светодиодов необходимо учитывать ток, используемый внутренним 10-резисторным делителем, а также внешний делитель тока и уставки напряжения.

Микросхема обеспечивает функцию модуляции яркости светодиода в реальном времени или в ответ на изменения входного напряжения и другие сигналы. Это позволяет включать множество инновационных дисплеев или опций для создания перенапряжения на входе, сигналов тревоги и т. Д.

Выходы LM3915 представляют собой буферы NPN BJT с внутренним управлением по току, как показано ниже.

Внутренний перехватчик обратной связи защищает транзистор от перегрузки по току. Выходной ток для светодиодов фиксируется примерно в 10 раз больше эталонного тока нагрузки, независимо от изменений выходного напряжения, пока, конечно, транзисторы не перестанут насыщаться при высоком входном питании.

Как использовать контакт MODE # 9

Этот вывод настроен на выполнение двух функций. См. Следующую упрощенную блок-схему.

ВЫБОР РЕЖИМА ТОЧКИ ИЛИ ПОЛОСЫ

Когда контакт № 9 подключен к линии питания + (или между -100 мВ и уровнем питания), компаратор C1 определяет это и устанавливает выходной сигнал в режиме гистограммы. В этом режиме все светодиоды реагируют в виде светящейся «полосы», которая движется вверх / вниз в ответ на изменяющиеся сигналы на выводе №5.

Если контакт № 9 не подключен, выходы устанавливаются в режим «DOT». Это означает, что светодиоды чередуются вверх / вниз индивидуально по одному, создавая пульсирующую светящуюся точку или точечный вид.

Основной способ настройки вывода № 9 - оставить его открытым или неподключенным для реализации точечного режима или подключить его к источнику питания V + для реализации линейного режима.

В рабочем режиме штифт № 9 должен быть сразу соединен с контактом № 3. Линия LED +, которая подает большие токи в цепь светодиодов, не должна использоваться с контактом № 9, чтобы большие ИК-капли не попадали в этот контакт.

Чтобы выходной светодиодный дисплей работал правильно, когда более одного LM3915 подключены каскадом в точечном режиме, встроена специальная схема, при которой светодиод на контакте # 10 отключается для первой микросхемы LM3915 в момент, когда светодиод 1 второй LM3915 включен.

Конструкцию каскадного соединения микросхем LM3915 в точечном режиме можно увидеть ниже.

При условии, что напряжение входного сигнала ниже порога второго LM3915, светодиод №11 остается выключенным. Таким образом, контакт № 9 первого LM3915 имеет эффективный разрыв цепи, в результате чего ИС работает в точечном режиме.

Однако в момент, когда входной сигнал пересекает пороговое значение светодиода №11, на выводе №9 первого LM3915 падает уровень, равный прямому напряжению светодиода (1,5 В или более) ниже VLED.

Эта ситуация мгновенно улавливается компаратором C2, напряжение которого на 0,6 В ниже VLED. Он вынуждает выход C2 переходить в низкий уровень, закрывая выходной транзистор Q2, а затем выключает светодиод №10.

VLED обнаруживается через резистор 20k, подключенный к выводу №11. Крошечный ток (менее 100 мкА), который перенаправляется от светодиода № 9, не оказывает заметного влияния на интенсивность светодиода. Дополнительный источник тока на контакте №1 поддерживает ток не менее 100 мкА, проходящий через светодиод №11, независимо от того, достаточно ли повышения входного сигнала для выключения светодиода.

Это означает, что контакт № 9 первого LM3915 удерживается на достаточно низком уровне, так что он удерживает светодиод № 10 выключенным, пока горит любой из верхних светодиодов в последовательности.

Хотя 100 мкА обычно не создают значительной яркости светодиода, ее может быть достаточно, если используются высокоэффективные светодиоды и в полной темноте. Если это звучит неприемлемо, простое решение - зашунтировать светодиод № 11 резистором 10 кОм.

Падение ИК-сигнала на 1 В превышает минимальное значение 900 мВ, необходимое для поддержания выключенного светодиода № 10, но достаточно маленькое, чтобы светодиод № 11 не превышал нежелательные пределы.

Наиболее сложная проблема возникает, когда светодиоды потребляют значительные токи, особенно в режиме гистограммы.

Такие токи, движущиеся от контакта заземления, приводят к падению напряжения во внешней проводке, вызывая сбои и колебания.

Идеальным подходом становится подключение обратных кабелей от сигнальных портов, заземляющих опор и от нижней стороны цепи резисторов к единому общему выводу, который может быть ближе всего к контакту №2.

Длинные проводные соединения от VLED к общим анодам светодиодов могут вызвать колебания. В зависимости от того, насколько серьезна проблема, можно использовать развязывающие конденсаторы от 0,05 до 2,2 мкФ между общим анодом светодиода и контактом №2.

Это помогает гасить любые возникающие колебания. Если проводка линии питания анода светодиода недоступна, идентичная развязка между контактом №1 и контактом №2 оказывается достаточной для подавления помех.

Рассеяние мощности

Необходимо учитывать рассеивание мощности, особенно в режиме бара. Например, при питании 5 В и всех светодиодах, настроенных на работу с током 20 мА, можно ожидать, что секция драйвера светодиода ИС будет рассеивать более 600 мВт.

В подобных случаях можно использовать резистор 7,5 Ом последовательно с линией питания светодиода, что может помочь снизить уровень рассеяния до половины исходного значения. Отрицательный конец этого резистора должен быть усилен твердотельным танталовым байпасным конденсатором 2,2 мкФ с выводом №2.

КАСКАДИРОВАНИЕ ИС LM3915

Для использования сигналов дисплея с динамическим диапазоном 60 дБ или 90 дБ вам может потребоваться несколько микросхем LM3915 для каскадного соединения.

Простой и доступный метод каскадирования пары LM3915 - это установить опорные напряжения двух микросхем на расстоянии 30 дБ друг от друга, как указано в таблице.

Потенциометр R1 используется для регулирования полномасштабного напряжения первого LM3915 IC до 316 мВ незначительно при условии ссылки второго микросхемы планируется на 10V от R4.

Недостатком этого метода является то, что порог включения светодиода №1 составляет всего 14 мВ и, учитывая, что LM3915 может иметь напряжение смещения до 10 мВ, могут иметь место существенные ошибки.

Этот метод категорически не рекомендуется для дисплеев 60 дБ, требующих приличной точности на нескольких начальных порогах отображения.

Превосходный метод показан на рисунке ниже сохраняет ссылку на 10V для каждого из двух LM3915 ИС и повышает входной сигнал на нижней LM3915 на 30 дБ. Учитывая, что пара резисторов на 1% может фиксировать усиление усилителя на уровне ± 0,2 дБ, необходимость в уменьшении усиления отпадает.

Однако напряжение смещения операционного усилителя 5 мВ может изменить предел переключения первого светодиода примерно на 4 дБ, что требует подстройки смещения.

Помните, что всего одна регулировка может помочь обнулить смещение между двумя прецизионными выпрямителями и каскадом усиления 30 дБ.

С другой стороны, вместо усиления входные сигналы достаточно высокой амплитуды могут подаваться прямо на нижний LM3915 и затем ослабляться на 30 дБ, чтобы подтолкнуть вторую микросхему LM3915.

Цепи приложений LM3915

Полуволновой пиковый детектор

Лучший способ передать сигнал переменного тока через микросхему LM3915 - подключить его напрямую к выводу 5 без исправлений. Поскольку горящий светодиод показывает мгновенную величину приложенного сигнала переменного тока, становится возможным определять как максимальные, так и средние значения аудиосигналов одним и тем же методом.

LM3915 хорошо реагирует на положительные полупериоды, но не будет поврежден никакими входными сигналами до ± 35 В (или даже до ± 100 В, если резистор 39 кОм используется последовательно с входным сигналом).

Рекомендуется использовать схему в режиме DOT и позволить каждому светодиоду потреблять 30 мА, чтобы получить оптимальную яркость от настройки.

Для определения среднего значения переменного тока или для обнаружения пика потребуется выпрямление сигнала.

Если LM3915 настроен на полную шкалу 10 В на делителе напряжения, порог переключения для первого светодиода будет всего 450 мВ. Обычный кремниевый диодный выпрямитель может не работать эффективно на нижних уровнях из-за диодного порога 0,6 В.

Полуволновой пиковый детектор на приведенном выше рисунке использует эмиттерный повторитель PNP перед диодом. Из-за того, что напряжение база-эмиттер транзистора блокирует смещение диода в диапазоне около 100 мВ, этот метод достаточно хорошо работает с одиночными приложениями LM3915, использующими дисплей 30 дБ.

Больше схем приложений

На самом деле существует огромное количество схемотехнических приложений, которые вы можете создать с помощью IC LM3915. Я уже обсуждал некоторые из них на этом веб-сайте, на который вы можете ссылаться, посетив ЗДЕСЬ :

Итак, ребята, это было краткое описание, объясняющее данные и детали распиновки IC LM3915. Если у вас есть какие-либо дополнительные сомнения, сообщите нам об этом в поле для комментариев ниже, мы постараемся связаться с нами как можно скорее.

использованная литература

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

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