LM3915 IC-gegevensblad, pinout, applicatiecircuits

Als u moeite heeft om te begrijpen hoe u een LM3915 IC moet gebruiken, helpt dit artikel u om eenvoudig elk gewenst toepasbaar circuit te bouwen met behulp van dit IC. Hier bespreken we de datasheet van de IC LM3915, de pinout-functies, de belangrijkste elektrische specificaties en ook enkele nuttige toepassingsschakelingen.

Algemene beschrijving

De LM3915 is een monolytische IC die is ontworpen om analoge spanningssignalen te detecteren en een incrementele of sequentiële logische omschakeling over zijn 10 uitgangen te produceren.

Aanwijzende apparaten zoals LED's, LCD- of vacuümdisplays kunnen aan deze uitgangen worden aangesloten om een ​​overeenkomstige visuele indicatie te krijgen als reactie op het variërende analoge ingangssignaal.

Het IC heeft één pinout om aan te geven of de output-LED's individueel in volgorde zullen worden gezet (puntmodus) of in de vorm van een staafdiagram.

De LED kan worden aangesloten zonder weerstanden te beperken, aangezien het IC een interne programmeerbare stroomregeling voor de 10 uitgangen bevat.

Het IC-circuit inclusief alle 10 LED's kan worden gebruikt met een voeding van slechts 3V en tot 25V.

Het IC heeft een aanpasbare spanningsreferentie en een nauwkeurige spanningsdeler in 10 stappen. De hoogohmige ingangsbuffer kan worden gevoed met analoge spanningen van 0V tot binnen + 1,5V.

Verder zijn de ingangen goed beschermd tegen signalen tot in het bereik van ± 35V.

De ingangsbuffer voert 10 opamp-comparatoren uit die allemaal zijn gerelateerd aan het precisiedeler-netwerk. Het nauwkeurigheidsniveau van het systeem is normaal gesproken in de buurt van 1 dB.

Het 3 dB / stap-display van de LM3915 is gebouwd voor het accepteren van ingangssignalen met een breed dynamisch bereik. De invoer kan bijvoorbeeld de vorm hebben van een audio- of muzieksignaal, variërende lichtintensiteit of trillingselektriciteit.

Audiotoepassingen kunnen de vorm hebben van gemiddelde of piekniveau-indicatoren, vermogensmeters en RF-signaalsterktemeters.

Traditionele analoog upgraden VU-meters met een LM3915 op basis van LED-staafdiagrammen geeft een beter verlichte respons, een duurzaam display met een verbeterd gezichtsveld dat een betere interpretatie van het ingangssignaal mogelijk maakt.

De LM3915 is heel eenvoudig te gebruiken. Naast de tien LED's kun je zelfs een 1,2V full scale-deflectiemeter gebruiken met slechts één weerstand.

Een andere afzonderlijke weerstand stelt het volledige bereik tussen 1,2 V en 12 V in, ongeacht de waarde van de voedingsspanning. De helderheid van de LED is eenvoudig te regelen met een enkele externe pot.

Typische LM3915 Circuitconfiguratie

De volgende afbeelding laat zien hoe de IC LM3915 kan worden ingesteld in de meest typische of eenvoudige functionele modus.

Als u een nieuwe hobbyist bent en de pinouts van IC LM3915 of LM3914 snel wilt configureren om de vereiste acties te krijgen, dan kan het volgende diagram worden gebruikt. De pinout-details worden hieronder uitgelegd:

pin # 10, pin # 11, pin # 12, pin # 13, pin # 14, pin # 15, pin # 16, pin # 17, pin # 18 en pin # 1 = Alle zijn uitgangen voor LED-verbinding. Leds hebben geen externe weerstand nodig, maar bij voorkeur moet de led-voedingslijn beperkt worden tot 5V om de dissipatie aan de onderkant te houden.

Pin # 3 is de VDD of de positieve voedingsingang voor de IC, die elke voeding tussen 3V en 25V kan opnemen, maar ik raad aan om 5V te gebruiken om de LED-dissipatie aan de onderkant te houden.

Pin # 8 is de Vss of de massa (negatieve) voedingspin van de IC.

Pin # 6 en pin # 7 kunnen met elkaar worden verbonden en via een 1K-weerstand op de aardleiding worden aangesloten.

Pin # 5 moet worden geconfigureerd zoals weergegeven in het bovenstaande diagram via een 10k-preset en een condensator. Deze preset kan worden aangepast voor het instellen van het volledige bereik van de LED-verlichting, afhankelijk van de sterkte van het ingangssignaal.

Pin # 9 kan niet aangesloten (open) worden gelaten of aangesloten op de + voedingslijn. Wanneer ze niet verbonden zijn, gaan de LED's omhoog / omlaag en verschijnen ze afzonderlijk als een lopende 'DOT' en worden ze daarom de DOT-modus genoemd. Wanneer pin # 9 is verbonden met de positieve lijn, lijkt de LED-reeks op een op / neer bewegende verlichte balk, vandaar de balkmodus.

Zodra dit is gebeurd, gaat het erom het invoersignaal te voeden en de prachtige beweging van de LED's te bekijken volgens de variërend ingangssignaal of muziekamplitudes

Absolute maximale beoordelingen

De absolute maximale beoordeling van LM3915 geeft de maximale spannings- en stroomparameters aan die het apparaat mag hanteren.

• Voedingsspanning = 25V
• Uitgangsvermogen op de LED's als u hier een aparte voeding gebruikt = 25V (zelfde als hierboven)
• Maximaal ingangssignaalbereik = +/- 35V
• Referentiespanning verdeler = -100mV tot voedingsniveau.
• Vermogensdissipatie = 1365 mW

Interne lay-out van de IC

Het volgende diagram toont de interne lay-out van de IC. We kunnen zien hoe de opam-comparatoren zijn gerangschikt voor het verwerken van het ingangssignaal op pin # 5. De referentie op pin # 7 wordt in incrementele volgorde toegepast op de niet-inverterende ingangen van de opamp via een weerstandsverdelernetwerk van het laddertype.

Functionele beschrijving

Het bovenstaande basisblokschema van de LM3915 geeft de algemene perceptie van de werking van het circuit. Een spanningsvolgerbuffer met hoge ingangsimpedantie reageert op de ingangssignalen van pin # 5.

Deze pinout is beveiligd tegen overspanning en signalen van omgekeerde polariteit. Het signaal van de buffer gaat dan naar een groep van 10 comparatoren.

Elk van deze opamps wordt voorgespannen naar toenemende referentieniveaus via de reeks weerstandsverdelers. In de afbeelding hierboven is het weerstandsnetwerk verbonden met de interne 1,25V referentiespanning.

Hier wordt voor elke stijging van 3 dB in het ingangssignaal een schakelaar in het comparatorniveau geactiveerd waardoor de respectievelijke LED beweegt en overeenkomstig de volgorde beweegt, waarbij de signaalresponsie wordt geïnterpreteerd.

Deze interne weerstandsverdeler kan worden bediend met een potentiaal van 0 - 2 volt op pin # 5, via een extern weerstandsverdelernetwerk.

INTERNE SPANNINGSREFERENTIE

De referentiespanning voor de IC LM3915 is bedoeld om variabel te zijn, zodat het een kleine 1,25 V opbouwt over REF OUT (pin # 7) en REF ADJ (pin # 8).

De referentiespanning wordt geïmplementeerd over de weerstand R1 die naar wens kan worden gewijzigd. Omdat we een constante DC-voedingsspanning hebben, mag een constante stroom I1 door de uitgangsinstelweerstand R2 bewegen, waardoor een uitgangsspanning van:

V_UIT= V_REF(1 + R2 / R1) + I_ADJR2

De stroom die wordt opgenomen door de referentiespanningspin # 7 bepaalt de hoeveelheid LED-stroom. We kunnen ongeveer 10 keer deze stroom verwachten die kan worden verbruikt door elke verlichte uitgangs-LED.

Deze stroom is min of meer constant ongeacht variaties in voedingsspanning en temperatuurveranderingen. De stroom die wordt gebruikt door de interne 10-weerstandsdeler en de externe stroom- en spanningsinstellingsdeler moet in aanmerking worden genomen bij het berekenen van de LED-aandrijfstroom.

De IC biedt een functie voor het moduleren van in real time gerefereerde LED-helderheid, of in reactie op variaties in ingangsspanning en andere signalen. Dit maakt de opname mogelijk van vele innovatieve displays of opties voor het produceren van overspanningen op de ingang, alarmen, enz.

De uitgangen van de LM3915 zijn allemaal intern stroomgestuurde NPN BJT-buffers zoals hieronder weergegeven.

Een interne terugkoppelingshaak voorkomt dat de transistor overstroomt. De uitgangsstroom voor de LED's is vastgezet op ongeveer 10 keer de referentiebelastingstroom, ongeacht variaties in de uitgangsspanning totdat de transistors natuurlijk niet verzadigd zijn met een hoge ingangsspanning.

Hoe de MODE-pin # 9 te gebruiken

Deze pin is geconfigureerd om twee functies af te dwingen. Zie het volgende vereenvoudigde blokschema.

SELECTIE VAN STIP OF STAAFMODUS

Wanneer pin # 9 is aangesloten op de + voedingslijn (of tussen -100mV en voedingsniveau), detecteert de comparator C1 dit en stelt de output in de staafdiagrammodus. In deze modus reageren alle LED's op een verlichte 'balk'-achtige manier die omhoog / omlaag beweegt als reactie op de variërende signalen op pin # 5.

Als de pin # 9 niet is aangesloten, worden de uitgangen ingesteld in de 'DOT'-modus. Dit betekent dat de LED's afzonderlijk een voor een omhoog / omlaag gaan, waardoor een pulserend verlicht DOT- of puntachtig uiterlijk ontstaat.

De basismanier om pin # 9 te configureren, is ofwel open of niet-verbonden te houden voor het implementeren van de puntmodus, of om het aan te sluiten op V + voor het implementeren van de staafmodus.

In de staafmodus moet pin # 9 meteen worden aangesloten op pin # 3. De LED + -lijn die grote stromen aan de LED-ketting levert, mag niet worden gebruikt met pin # 9, zodat grote IR-druppels op een afstand van deze pin worden gehouden.

Om ervoor te zorgen dat het output-LED-display correct werkt wanneer meer dan één LM3915s in cascade zijn geschakeld in puntmodus, is een speciaal circuit ingebouwd zodat de LED op pin # 10 wordt uitgeschakeld voor de eerste LM3915 IC op het moment dat tweede LM3915 is ingeschakeld.

Het ontwerp voor het cascaderen van LM3915 IC's in puntmodus is hieronder te zien.

Onder de voorwaarde dat de ingangssignaalspanning onder de drempel van de tweede LM3915 ligt, blijft LED # 11 uitgeschakeld. Pin # 9 van de eerste LM3915 ervaart dus een effectief open circuit waardoor de IC in puntmodus werkt.

Maar op het moment dat het ingangssignaal de drempel van LED # 11 overschrijdt, wordt pin # 9 van de eerste LM3915 verlaagd met een niveau dat gelijk is aan de voorwaartse spanning van de LED (1,5 V of meer) onder VLED.

Deze situatie wordt onmiddellijk opgemerkt door comparator C2, waarnaar wordt verwezen met 0,6 V onder VLED. Het dwingt de C2-uitgang om laag te worden, waardoor de uitgangstransistor Q2 wordt uitgeschakeld en vervolgens LED # 10 wordt uitgeschakeld.

VLED wordt gedetecteerd via de weerstand 20k die is bevestigd aan pin # 11. De kleine stroom (minder dan 100 µA) die wordt omgeleid door LED # 9 heeft geen herkenbaar effect op de intensiteit van de LED. Een extra stroombron op pin # 1 zorgt ervoor dat er minimaal 100 µA door LED # 11 loopt, ongeacht of de stijging van het ingangssignaal voldoende is om de LED uit te schakelen.

Dit betekent dat pin # 9 van de eerste LM3915 voldoende laag wordt gehouden, zodat LED # 10 uitgeschakeld blijft terwijl een van de bovenste LED's in de reeks verlicht is.

Hoewel 100 µA gewoonlijk geen aanzienlijke LED-helderheid creëert, kan het net voldoende zichtbaar zijn als hoog-efficiënte LED's worden gebruikt en in totale duisternis. Als dit onaanvaardbaar klinkt, is de gemakkelijke oplossing om LED # 11 te shunten met een weerstand van 10k.

De 1V IR-daling is hoger dan de minimum 900 mV die nodig is om LED # 10 uitgeschakeld te houden, maar klein genoeg om ervoor te zorgen dat de LED # 11 niet over ongewenste grenzen heen geleidt.

Het meest uitdagende probleem doet zich voor wanneer aanzienlijke LED-stromen worden verbruikt, met name in de staafdiagrammodus.

Dergelijke stromen die van de aardingspen weggaan, leiden tot spanningsdalingen binnen de buitenste bedrading, wat storingen en fluctuaties veroorzaakt.

Het verkrijgen van de terugkerende kabels van signaalpoorten, aardingsreferenties en van de onderkant van de weerstandsketen naar een enkele gemeenschappelijke terminal die zich het dichtst bij pin # 2 bevindt, wordt een ideale benadering.

Uitgebreide draadverbindingen van VLED naar de gemeenschappelijke LED-anodes kunnen oscillaties veroorzaken. Afhankelijk van hoe ernstig het probleem is, kunnen 0,05 µF tot 2,2 µF ontkoppelingscondensatoren worden gebruikt tussen de gemeenschappelijke LED-anode en pin # 2.

Dit helpt om eventuele ontwikkelde trillingen te dempen. Als de bedrading van de LED-anode-toevoerleiding onbereikbaar is, blijkt een identieke ontkoppeling tussen pin # 1 en pin # 2 net voldoende om de interferentie op te heffen.

Vermogensverlies

Er moet rekening worden gehouden met vermogensdissipatie, met name in de staafmodus. Bijvoorbeeld, met een 5V-voeding en alle LED's ingesteld om te werken met 20 mA stroom, kan verwacht worden dat het LED-stuurgedeelte van de IC meer dan 600 mW dissipeert.

In dergelijke gevallen kan een weerstand van 7,5 Ω worden gebruikt in serie met de LED-voedingslijn, wat kan helpen om het dissipatieniveau terug te brengen tot de helft van de oorspronkelijke waarde. Het negatieve uiteinde van deze weerstand moet worden versterkt met een 2,2 µF massieve tantaal bypass-condensator met pin # 2.

CASCADING LM3915 IC's

Voor het gebruik van weergavesignalen met een dynamisch bereik van 60 dB of 90 dB kan het nodig zijn dat enkele LM3915 IC's aan elkaar worden gekoppeld.

Een eenvoudige, betaalbare methode om een ​​paar LM3915's in cascade te plaatsen, zou zijn om de referentiespanningen van de twee IC's 30 dB uit elkaar te zetten, zoals aangegeven in de.

Potentiometer R1 wordt gebruikt om de spanning op volledige schaal van de eerste LM3915 IC marginaal te regelen tot 316 mV, terwijl de referentie van de tweede IC is gepland op 10V door R4.

Het nadeel van deze techniek is dat de inschakeldrempel van LED # 1 slechts 14 mV is en aangezien de LM3915 een offsetspanning tot 10 mV kan hebben, kunnen er aanzienlijke fouten optreden.

Deze methode wordt absoluut niet aangeraden voor 60 dB-beeldschermen die een behoorlijke precisie vereisen bij de weinige aanvankelijke weergavedrempels.

Een superieure techniek die in de onderstaande afbeelding wordt getoond, houdt de referentie op 10V voor elk van de twee LM3915 IC's en verhoogt het ingangssignaal naar de lagere LM3915 met 30 dB. Aangezien een paar weerstanden van 1% in staat zijn om de versterkerversterking op ± 0,2 dB vast te stellen, wordt de noodzaak van een versterkingsreductie overbodig.

Een offset-spanning van 5 mV opamp kan echter de eerste LED-schakellimiet met ongeveer 4 dB wijzigen, wat een offset-trim nodig heeft.

Onthoud dat slechts één aanpassing kan helpen om de offset tussen de twee precisiegelijkrichters en de 30 dB versterkingsfase teniet te doen.

Aan de andere kant, in plaats van te versterken, zouden ingangssignalen met een redelijk hoge amplitude rechtstreeks aan de lagere LM3915 kunnen worden geleverd en vervolgens met 30 dB verzwakt om de 2e LM3915 IC te duwen.

LM3915 Applicatiecircuits

Halfgolf piekdetector

De beste manier om een ​​AC-signaal via IC LM3915 te laten zien, is door het rechtstreeks op pin 5 ongecorrigeerd te implementeren. Omdat de verlichte LED de momentane grootte van de toegepaste AC-golfvorm aangeeft, wordt het mogelijk om zowel maximale als gemiddelde waarden van audiosignalen met dezelfde methode te bepalen.

De LM3915 reageert specifiek goed op positieve halve cycli, maar zal geen ingangssignalen zo veel als ± 35V beschadigen (of zelfs tot ± 100V als een 39k-weerstand in serie met het ingangssignaal wordt gebruikt).

Het wordt geadviseerd om het circuit in de DOT-modus te gebruiken en elke LED 30mA te laten trekken om een ​​optimale helderheid van de installatie te krijgen.

Om de gemiddelde waarde van de AC te detecteren of voor piekdetectie, is rectificatie van het signaal vereist.

Als een LM3915 is opgesteld met 10V volledige schaal over zijn spanningsdeler, is de schakeldrempel voor de eerste LED slechts 450 mV. Een gewone siliciumdiodegelijkrichter werkt mogelijk niet effectief op de lagere niveaus vanwege de diodedrempel van 0,6 V.

De halfgolfpiekdetector in de bovenstaande figuur gebruikt een PNP-emittervolger vóór de diode. Vanwege het feit dat de basis-emitterspanning van de transistor de diode-offset blokkeert in het bereik van ongeveer 100 mV, werkt de methode goed genoeg met enkele LM3915-toepassingen met een 30 dB-display.

Meer applicatiecircuits

Er zijn eigenlijk een groot aantal circuittoepassingen die u kunt bouwen met de IC LM3915. Ik heb er al een handvol op deze website besproken, die u kunt raadplegen door te bezoeken HIER ​

Dus mensen, dit was een korte beschrijving waarin de datasheet en pinout-details van de IC LM3915 werden uitgelegd. Als u nog meer twijfels heeft, laat het ons dan weten via het opmerkingenveld hieronder, we zullen proberen zo snel mogelijk contact met u op te nemen.

Referenties

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

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