LM331在AD转换电路中的应用

基于LM331频率电压转换器电路设计LM331基本上是从国家半导体精密电压频率转换器。

该集成电路具有手像应用模拟到数字的转换，长期一体化，电压频率转换，频率电压转换。

宽动态范围和出色的线性度，使适合上述应用的IC，这里的LM331作为电压转换器转换成一个成比例的电压，这是非常线性的输入频率与输入频率的频率有线。

电压转换的频率达到差分输入频率使用电容C3和电阻R7，和由此产生的脉冲序列喂养的PIN6的IC(阈值)。

在PIN6负由此产生的脉冲序列的边缘，使得内建说明LM331基本上是从国家半导体精密电压频率转换器。

该集成电路具有手像应用模拟到数字的转换，长期一体化，电压频率转换，频率电压转换。

宽动态范围和出色的线性度，使适合上述应用的IC，这里的LM331作为电压转换器转换成一个成比例的电压，这是非常线性的输入频率与输入频率的频率有线。

电压转换的频率达到差分输入频率使用电容C3和电阻R7，和由此产生的脉冲序列喂养的PIN6的IC(阈值)。

在PIN6负由此产生的脉冲序列的边缘，使得内建的比较器电路，触发定时器电路。

在任何时刻，电流流过的电流输出引脚(引脚6)将输入频)的值成正比。

因此，输入频率(FIN)成正比的电压(VOUT)率和定时元件(R1和C1将可在负载电阻R4 。

电路图注意事项该电路可组装在一个VERO板上。

我用15V直流电源电压(+ VS)，同时测试电路。

LM331可从5至30V DC之间的任何操作。

R3的值取决于电源电压和方程是R3 =(VS - 2V)/(2毫安)。

根据公式，VS = 15V，R3 = 68K。

输出电压取决于方程，VOUT =((R4)/(R5 + R6))* R1C1 * 2.09V *翅。

壶R6可用于校准电路。

5.1 频率/电压变换器* 一、概述本课题要求熟悉集成频率——电压变换器LM331的主要性能和一种应用； 熟练掌握运算放大器基本电路的原理，并掌握它们的设计、测量和调整方法。

二、技术要求当正弦波信号的频率f i 在200Hz~2kHz 范围内变化时,对应输出的直流电压V i 在1~5V 范围内线形变化;正弦波信号源采用函数波形发生器的输出(见课题二图5-2-3); 采用±12V 电源供电. 三、设计过程 1．方案选择可供选择的方案有两种,它们是:○1用通用型运算放大器构成微分器,其输出与输入的正弦信号频率成正比. ○2直接应用F/V 变换器LM331,其输出与输入的脉冲信号重复频率成正比. 因为上述第○2种方案的性能价格比较高,故本课题用LM331实现. LM331的简要工作原理LM331的管脚排列和主要性能见附录LM331既可用作电压――频率转换（VFC ） 可用作频率――电压转换（FVC ）LM331用作FVC 时的原理框如图5-1-1所示.R +V CC此时,○1脚是输出端(恒流源输出),○6脚为输入端(输入脉冲链),○7脚接比较电平. 工作过程(结合看图5-1-2所示的波形)如下:2/3V CCv ctV 0vCLp-pVCC1st图5-1-2当输入负脉冲到达时,由于○6脚电平低于○7脚电平,所以S=1(高电平)，Q =0（低电平）。

此时放电管T 截止，于是C t 由V CC 经R t 充电，其上电压V Ct 按指数规律增大。

与此同时，电流开关S 使恒流源I 与○1脚接通，使C L 充电，V CL 按线性增大（因为是恒流源对C L 充电）。

经过1.1R t C t 的时间，V Ct 增大到2/3V CC 时，则R 有效（R=1，S=0），Q =0，C t 、C L 再次充电。

然后，又经过1.1R t C t 的时间返回到C t 、C L 放电。

以后就重复上面的过程，于是在R L 上就得到一个直流电压V o （这与电源的整流滤波原理类似），并且V o 与输入脉冲的重复频率f i 成正比。

LM331原理分析和调试报告一、LM331概述LM331是美国NS公司生产的性价比比较高的集成芯片，可用作精密频率电压转换器、A/D转换器、线性频率调制解调、长时间积分器及其他相关器件。

采用了新的能隙基准电路，在工作温度范围内和4V电源电压范围内有极高的精度。

LM331动态范围宽，可达到100dB;线性度好，最大非线性失真小于0.01%，工频降低到0.1Hz时也能保证较好的现行；变化精度高，数字分辨率可达到12位外接电路简单，只需要介入几个外部元件就很容易构成V/F获F/V转换。

二、LM331内部结构图1 LM331内部结构由图1所示，LM331主要有输入比较器、定时比较器、R-S触发器、复零晶体管、能隙基准电路、精密电流源电路、电流开关、输出保护管、输出驱动管等部分组成。

输出驱动管采用集电极开路形式，可以通过选择逻辑电流和外接电阻灵活改变输出脉冲的逻辑电平。

LM331可以采用双电源或单电源供电，工作电压4.0~40V,输出高达40V，而且可以有效防止Vcc短路。

三，工作原理理论分析1、V/F转换原理图如图2所示，外接电阻R、t C、定时比较器、R-S触发器、t复零晶体管等构成单稳定时电路。

图2 V/F转换原理图当输入正电压V时，输入比较器输出高电平到R-S触发器使其置i位，Q输出高电平使输出驱动管导通，Q输出电平使复零晶体管截止，引脚3输出逻辑低电平。

与此同时开关打向右边，电流源对R充电，L同时因为复零晶体管截止，电源通过R对t C充电，当t C两端充电电压t大于2V时，定时比较器输出高电平到R-S触发器使其复位，Q输出3CC低电平，输出驱动管截止，引脚3输出逻辑高电平。

同时复零晶体管导通，C通过复零晶体管迅速放电，同时电流开关打向左边，L C对L R t放电，当t C 放电电压等于i V 时，输入比较器输出高电平，再次使R-S 触发器置位，如此反复，形成自激振荡。

图3 t C 、t C 充放电和输出0f 的波形假设t C 充电时间位1t ，放电时间位2t 根据电荷平衡12()()R L L L L I V R t V R t -=又知()121o f t t =+，得 01L L R f V R I t =实际中L V 波动很小，近似等于i V ，所以01i L R f V R I t =，频率与输入电压成正比，实现了电压-频率转换。

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SEOUL SEMICONDUCTOR CO., LTD.<060712> Rev. 0.1LB700DLB700DPART NO.BLUE OVAL LAMP LEDMODEL SPECIFICATIONS[Contents]1. Devices --------------------------------------------------2. Outline Dimensions -----------------------------------3. Absolute Maximum Ratings -------------------------4. Electro-Optical Characteristics ----------------------5. Reliability Tests ----------------------------------------6. Characteristic Diagrams ------------------------------7. Bin Code Description ---------------------------------8. Packing --------------------------------------------------9. Soldering Profile ---------------------------------------10. Reference ------------------------------------------------11. Precaution For Use -------------------------------------22345689121314SEOUL SEMICONDUCTOR CO., LTD.<060712> Rev. 0.1LB700D1. DEVICESColor DiffusionSourceLensPart NumberDice SourceColorBlueInGaNDiffused Blue LB700D 2. OUTLINE DEMENSIONSNotes : 1. All dimensions are in millimeters.2. Protruded epoxy is 1.0mm maximum.1.02.5±0.05MIN28.0MIN1.0CATHODEMAX1.0DETAIL+0.2-0.00.50.5±0.055.25±0.23.75±0.17.06±0.1XYSEOUL SEMICONDUCTOR CO., LTD.<060712> Rev. 0.1LB700D3. ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS (at T a = 25ºC)mW 125P D Power Dissipation V 5V R Reverse Voltage ºC260 ºC for 10 second 2T SSolder TemperatureºC -30 ~ 85T opr Operating Temperature mA 100I FP 1Forward Peak Pulse CurrentºC -40 ~ 100T stg Storage Temperature mA 30I F DC Forward Current UnitValueSymbolItemNotes : 1. t ≤0.1ms, D = 1/102. 3mm bellow seating planeSEOUL SEMICONDUCTOR CO., LTD.<060712> Rev. 0.1LB700D4. ELECTRO-OPTICAL CHARACTERISTICS (at I F = 20mA, T a = 25ºC)nm 476470464λdDominant Wavelength 5--500300V 4.03.6-V F Forward Voltage µA-I RReverse Current (at V R = 5V)Max.Typ.Min.deg.100/502θ½View AngleMcd I VLuminous Intensity 1UnitValueSymbolItemNote : 1. Luminous Intensity Tolerance ±10%SEOUL SEMICONDUCTOR CO., LTD.<060712> Rev. 0.1LB700D5. RELIABILITY TESTS0/221 time 1kV, 1.5k Ω; 100pFESD(Human Body Model)0/50100cyclesT a = -40ºC (30min) ~ 100º(30min)(Transfer time : 5sec, 1Cycle = 1hr)Thermal Shock 0/22100hrsT a = 85ºC, RH = 85%I F = 8mATemperature HumidityOperating0/221000hrs T a = 85ºC, RH = 85%Temperature HumidityStorage 0/221000hrs T a = -40ºC Low TemperatureStorage 0/221000hrs T a = 100ºC High TemperatureStorage 0/220/220/220/22Failures1 time T s = 255 ±5ºC, t = 10sec Resistance to solderingHeat 1000hrs T a = 85ºC, I F = 8mA High TemperatureOperating 1000hrsT a = -30ºC, I F = 20mALow TemperatureOperating 1000hrs T a = RT, I F = 30mA Life Test NoteConditionItem< Judging Criteria For Reliability Tests >LSL 2 X 0.5I VUSL X 2.0I R USL 1X 1.2V F Notes : 1. USL : Upper Standard Level 2. LSL : Lower Standard Level.SEOUL SEMICONDUCTOR CO., LTD.<060712> Rev. 0.1LB700D6. CHARACTERISTIC DIAGRAMSI F = f (V F ),T a = 25ºCI rel = f (θ), T a = 25ºCOff Axis Angle vs. Relative Intensity Forward Voltage vs. Forward Current2.4 2.6 2.83.0 3.2 3.4 3.6110100F o r w a r d C u r r e n t I F [m A ]Forward Voltage V F [V]-100-80-60-40-200204060801000.00.20.40.60.81.0Y XR e l a t i v e L u m i n o u s I n t e n s i t yOff Axis Angle [deg.]-40-20020406080100010203040F o r w a r d C u r r e n t I F [m A ]Ambient Temperature T a [oC]I V = f (I F ),T a = 25ºCI F = f (T a ), T a = 25ºCForward Current vs. Relative Intensity Ambient Temperature vs. Forward Current0510********0.00.40.81.21.6R e l a t i v e L u m i n o u s I n t e n s i t yForward Current I F [mA]SEOUL SEMICONDUCTOR CO., LTD.<060712> Rev. 0.1LB700D-40-200204060801000.50.60.70.80.91.01.11.21.3R e l a t i v e L u m i n u o s I n t e n s i t yAmbient Temperature T a [oC]I V /I V(25C)= f (T A ), I F = 20mA4005006007000.00.51.0R e l a t i v e L u m i n o u s I n t e n s i t yWavelength [nm]I rel = f ( λd), T A = 25ºC, I F = 20mA Wavelength vs. Relative Intensity Ambient Temperature vs. Relative IntensitySEOUL SEMICONDUCTOR CO., LTD.<060712> Rev. 0.1LB700D7. BIN CODE DESCRIPTION21TForward VoltageColor RanksIntensity BIN CODE800600U450300S 600450T Max.Min.BIN CODE Intensity (mcd) @ I F =20mA 3.23.00 4.03.843.63.42 3.83.63 3.43.21Max.Min.BIN CODE Forward Voltage (V) @ I F =20mA 47647024704641Max.Min.BIN CODE Dominant Wavelength (nm)@ I F =20mASEOUL SEMICONDUCTOR CO., LTD.<060712> Rev. 0.1LB700D8. PACKING(1) Antistatic poly vinyl bag apply Poly bag:5φLamp Series : 500pcs 3φLamp Series : 500pcs(2) Inner box structureBox : 2 poly bags(3) Outer box structure Box : 27 boxes485.0mm260mm315.0m m70m m170mm97.0m mLX000LXXXXQTY :pcsLOT : 200X.XX.XX XXXSEOUL SEMICONDUCTOR CO., LTDOOORANK1) Bulk PackingSEOUL SEMICONDUCTOR CO., LTD.<060712> Rev. 0.1LB700D2) Tapping Outline DimensionsH oPoW 1DoW 2WW oFP0±1.30±2.0φ4.0±0.55.0±0.512.7±0.312.7±0.59.0±0.51.0±0.513.0±0.318.0 +1.0W2DoW1F Wo Po W P Ho *Package Dimensions (unit : mm )-0.5 1 Box contain quantity.* Remark : Ho -users define.∗ 3φLamp Series : 3000pcs * 5φLamp Series : 2000pcsSEOUL SEMICONDUCTOR CO., LTD.<060712> Rev. 0.1LB700D 3) Forming Outline DimensionsDoPo PH H 1H o WW oW 1FW 2φ4.0±0.55.0±0.512.7±0.312.7±0.59.0±0.51.0±0.513.0±0.318.0 +1.0W1Do WoF WPo H1 *P Ho *W2H *Package Dimensions (unit : mm )-0.5 1 Box contain quantity.∗ 3φLamp Series : 2000pcs* 5φLamp Series : 1500pcs * Remark : H / Ho / H1-users define.SEOUL SEMICONDUCTOR CO., LTD.<060712> Rev. 0.1LB700D 9. SOLDERING PROFILE1) Wave Soldering Conditions / Profile•Preliminary heating to be at 85ºC(120 ºC max)for 20 seconds(60 seconds max).•Soldering heat to be at 235 ºC (260ºC max) for 5 seconds (10 seconds max.)•Soak time above 200 ºC is 5 seconds2) Hand Soldering conditions•Not more than 5 seconds at max. 300ºC, under Soldering iron.024681012141618202224262830323436050100150200250T e m p e r a t u r e [O C ]T im e [s ]PREHEAT 20s (30s Max)85 ºC(100 ºC max)PEAK5s (10s Max)235 ºC(260 ºC Max)Note : In case the soldered products are reused in soldering process, we don’t guarantee the products.SEOUL SEMICONDUCTOR CO., LTD.<060712> Rev. 0.1LB700D 10. PART NUMBERING SYSTEM*8***-******L CB A 76543211) Lamp LED initial2) ColorU: Ultra Violet, B : Blue (460~490nm), C : Cyan (490~510nm)T : True Green (510~540nm), G : Yellow-Green (540~580nm)Y : Yellow (580~600nm) O : Orange (600~620nm) R : Red (620~700nm)W : WhiteM : WarmI : Infrared 3) If the products have 2 or 3chipsGR : Green + Red ( according to wavelength), FL : Full color4) Outline type1 : 3x2(square),2 : 5x2(square),3 : Phi3,5 : Phi 5 ,6 : 3Phi Oval,7 : 5Phi Oval5) Half angle1: ~14O , 2: 15~24O , 3: 25~34O , 4: 35~44O , 5 : 45~54O …0 : more than 100O6) 1st Development according to a chip7) 2nd Development (other material)D : diffused C : colored Z : zener chip attached8) Stand off typeA, B, C : Bin cord description A: IV, B: WD C: VFSEOUL SEMICONDUCTOR CO., LTD.<060712> Rev. 0.1LB700D 11. PRECAUTION FOR USE1)In order to avoid the absorption of moisture, it is recommended to store in the dry box (or desiccators) with a desiccant . 2)In case of more than 1 week passed after opening or change color of indicator on desiccant components shall be dried 10-12Hr, at 60±5℃.3)In case of supposed the components is humid, shall be dried dip-solder just before, 12Hr at 80±5℃or 10Hr at 100±5℃.4)Any mechanical force or any excess vibration shall not be accepted to apply during cooling process to normal temp. after soldering.5)Quick cooling shall not be avoid.6)Components shall not be mounted on warped direction of PCB.7)Anti radioactive ray design is not considered for the products listed here in.8)This device should not be used in any type of fluid such as water, oil, organic solvent and etc. When washing is required, IPA should be used.9)When the LEDs are illuminating, operating current should be decided after considering the ambient maximum temperature.10)LEDs must be stored to maintain a clean atmosphere. If the LEDs are stored for 3 monthsor more after being shipped from SSC, a sealed container with a nitrogen atmosphere should be used for storage.11)The LEDs must be soldered within seven days after opening the moisture-proof packing.12)Repack unused products with anti-moisture packing, fold to close any opening and then store in a dry place.13)The appearance and specifications of the product may be modified for improvementwithout notice.。

V/F转换器LM331在AD转换电路中的应用数据的采集与处理广泛地应用在自动化领域中,由于应用的场合不同,对数据采集与处理所要求的硬件也不相同.在控制过程中,有时要对几个模拟信号进行采集与处理,这些信号的采集与处理对速度要求不太高,一般采用AD574或ADC0809等芯片组成的A/D转换电路来实现信号的采集与模数转换，而AD574 和ADC0809等A/D转换器价格较贵，线路复杂,从而提高了产品价格和项目的费用.在本文中,从实际应用出发,给出了一种应用V/F转换器LM331芯片组成的A/D转换电路，V/F转换器LM331芯片能够把电压信号转换为频率信号，而且线性度好，通过计算机处理，再把频率信号转换为数字信号，就完成了A/D转换。

它与AD574等电路相比，具有接线简单，价格低廉，转换精度高等特点，而且LM331芯片在转换过程中不需要软件程序驱动，这与AD574等需要软件程序控制的A/D转换电路相比，使用起来方便了许多。

一. 芯片简介LM331是美国NS公司生产的性能价格比比较高的集成芯片。

它是当前最简单的一种高精度V/F转换器、A/D转换器、线性频率调制解调、长时间积分器以及其它相关的器件。

LM331为双列直插式8引脚芯片，其引脚框图如图1所示。

图1 LM331逻辑框图LM331 各引脚功能说明如下:脚1 为脉冲电流输出端,内部相当于脉冲恒流源,脉冲宽度与内部单稳态电路相同;脚2 为输出端脉冲电流幅度调节,RS 越小,输出电流越大;脚3 为脉冲电压输出端,OC 门结构,输出脉冲宽度及相位同单稳态,不用时可悬空或接地;脚4 为地;脚5 为单稳态外接定时时间常数RC ;脚6 为单稳态触发脉冲输入端,低于脚7 电压触发有效,要求输入负脉冲宽度小于单稳态输出脉冲宽度Tw ;脚7 为比较器基准电压,用于设置输入脉冲的有效触发电平高低;脚8 为电源Vcc , 正常工作电压范围为4～40V。

线性度好, 最大非线性失真小于0. 01 % , 工作频率低到0. 1Hz 时尚有较好的线性;变换精度高数字分辨率可达12 位; 外接电路简单, 只需接入几个外部元件就可方便构成V/ F 或F/ V 等变换电路,并且容易保证转换精度。

L M331及其应用张苑农(十堰职业技术学院　电子工程系,湖北十堰　442000)[摘　要]　简要介绍了LM331及其V/F (F/V )基本转换电路的连接方法;并通过检测与转换中的三种应用实例来分析与说明LM331的应用价值。

[关键词]　D/A 转换;非电量电测;LM331;V/F 转换器[中图分类号]　TP212.9　[文献标识码]　A [文章编号]　100824738(2004)022*******Ξ DAC 和ADC 在数字化仪表、现代测控技术以及微机应用等方面有着十分重要的地位和广泛的用途。

本文不对传统的A/D 转换器(如:ADC0809、ICL7106等)和D/A 转换器(如:DAC0832、AD7520等)作讨论,而是对现代测试技术中运用越来越多的V/F 转换器LM331作较详细分析。

V/F 转换器是把输入的电压转换为脉冲输出的一种电路。

输出脉冲的频率能与输入的电压成线性关系,并可通过测量其输出端的脉冲频率来间接测量输入的电压值。

它实际上也是一种A/D 转换器。

1　V/F 转换器LM331LM331为单片V/F 转换器,电源电压范围较宽(4V ～20V );输出为集电极开路形式,温度稳定性好;功耗低(5V 电源供电时,功耗为15mW );体积小(标准8脚DIP 塑封)。

其引脚排列如图1所示:图1　LM331引脚排列图1脚:I O ,电流输出端。

它是内部一个精密电流源的输出端,该脚流出的电流为基本电路中的CL 充电。

2脚:I S ,参考电流。

该引脚由内部的一个电流泵提供50μA ～500μA 的电流,该端外接一个电阻RS 到地,实际应用时取4kΩ～150k Ω可调。

3脚:f out ,脉冲频率输出端。

输入电压经过V/F 转换后的矩形波由此输出,其内部是一个晶体管的集电极,且为集电极开路输出,因此外部必须接有上拉电阻到正电源。

4脚:GND ,接地端。

5脚:R/C ,外接定时电阻R t 和定时电容C t ,它们是内部单稳态定时电路的定时元件。

LM331工作原理一、LM331内部电路图及各管脚定义图1 LM331内部电路图LM331内部有输入比较电路、定时比较电路、R-S触发电路、复零晶体管、输出驱动管、能隙基准电路、精密电流源电路、电子开关、复位晶体管等部分。

输出管采用集电极开路形式，因此可以通过选择逻辑电流和外接电阻，灵活改变输出脉冲的逻辑电平，从而适应TTL、DTL和CMOS等不同的逻辑电路。

此外，LM331可采用单/双电源供电，电压范围为4,40V，输出也高达40V。

下面就以以电压转换频率为例，介绍各引脚的作用，Ir(PIN1)为电流源输出端，在Fo(PIN3)输出逻辑低电平时，电流源，r输出对电容,L充电。

引脚2(PIN2)为增益调整，改变,,的值可调节电路转换增益的大小。

Fo(PIN3)为频率输出端，为逻辑低电平，脉冲宽度由,t 和,t决定。

引脚4(PIN4)为电源地。

引脚5(PIN5)为定时比较器正相输入端。

引脚6(PIN6)为输入比较器反相输入端。

引脚7(PIN7)为输入比较器正相输入端。

引脚8(PIN8)为电源正端。

二、LM331频率-电压转换工作原理图2 LM331的频率-电压转换原理图HFBR2412由光信号转为电信号，输出低电平到6N137的3脚，此时5V电压通过R14降压后，输入6N137的2脚使发光二极管发光，经片内光通道传到光敏二极管反向偏置的光敏管光照后导通，经电流-电压转换后送到与门的一个输入端，与门的另一个输入为使能端当使能端为高时与门输出高电平，经输出三极管反向后光电隔离器输出低电平。

脉冲信号由6脚输出，输出到C15与R15组成微分电路加到LM331的6脚，6脚使LM331内部输入比较器的反向输入端，7脚通过12V由R16、R19分压后到输入比较器的同向输入端。

当输入脉冲的下降沿到来时，经微分电路R1、C1产生一负尖脉冲叠加到反相输入端的上，当负向尖脉冲大于Vcc/3即4V 时，输入比较器输出高电平使内部的R-S触发器置位，此时电流开关打向右边，电流源通过LM331的1脚对电容C17充电，同时，复零晶体管导通，定时电容C16迅速放电，完成一次充放电过程。

器件在线ＬＭ３３１压频变换器的原理及应用广东湛江师范学院林汉ＰｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＴｈｅＶｏｌｔａｇｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙＣｏｎｖｅｒｔｅｒＬＭ３３１ＬｉｎＨａｎ摘要：介绍了集成电路ＬＭ３３１的结构和特点，分析了Ｖ／Ｆ和Ｆ／Ｖ电路的工作原理。

同时也给出了一些应用的例子。

关键词：电压－频率变换；频率－电压变换；ＬＭ３３１分类号：ＴＮ７９＋２文献标识：Ｂ文章编号：１００６－６９７７（１９９９）１１－００２０－０３１．概述ＬＭ３３１是美国ＮＳ公司生产的性能价格比较高的集成芯片，可用作精密频率电压转换器、Ａ／Ｄ转换器、线性频率调制解调、长时间积分器及其他相关器件。

ＬＭ３３１采用了新的温度补偿能隙基准电路，在整个工作温度范围内和低到４．０Ｖ电源电压下都有极高的精度。

ＬＭ３３１的动态范围宽，可达１００ｄＢ；线性度好，最大非线性失真小于０．０１％，工作频率低到０．１Ｈｚ时尚有较好的线性；变换精度高，数字分辨率可达１２位；外接电路简单，只需接入几个外部元件就可方便构成Ｖ／Ｆ或Ｆ／Ｖ等变换电路，并且容易保证转换精度。

ＬＭ３３１的内部电路组成如图１所示。

由输入比较器、定时比较器、Ｒ－Ｓ触发器、输出驱动管、复零晶体管、能隙基准电路、精密电流源电路、电流开关、输出保护管等部分组成。

输出驱动管采用集电极开路形式，因而可以通过选择逻辑电流和外接电阻，灵活改变输出脉冲的逻辑电平，以适配ＴＴＬ、ＤＴＬ和ＣＭＯＳ等不同的逻辑电路。

ＬＭ３３１可采用双电源或单电源供电，可工作在４．０～４０Ｖ之间，输出可高达４０Ｖ，而且可以防止Ｖｃｃ短路。

２．工作原理２．１电压频率变换器图２是由ＬＭ３３１组成的电压椘德时浠坏缏贰Ｍ饨拥缱鑂ｔ、Ｃｔ和定时比较器、复零晶体管、Ｒ－Ｓ触发器等构成单稳定时电路。

当输入端Ｖｉ＋输入一正电压时，输入比较器输出高电平，使Ｒ－Ｓ触发器置位，Ｑ输出高电平，输出驱动管导通，输出端ｆ０为逻辑低电平，同时，电流开关打向右边，电流源ＩＲ对电容ＣＬ充电。

lmv331 用法LMV331是一款精密电流检测放大器，用于测量直流或交流小信号。

它具有高精度、低噪声、低功耗、宽动态范围和易于使用的特点，因此在直流电源系统、电池管理系统、电机控制和其它类似的应用中得到了广泛的应用。

一、概述LMV331是一款双通道电流检测放大器，它可以将电流信号转换为电压信号，并通过外部电路进行测量和调理。

通过合理地配置外围电路，如采样电阻、滤波器等，可以实现高精度、低噪声的电流检测。

二、应用领域LMV331广泛应用于各种需要精确电流测量的应用领域，如：1.直流电源系统：用于监测电源系统的电流和电压。

2.电池管理系统：用于监测电池的电流和电压，以及电池单体的状态。

3.电机控制：用于测量电机的电流，实现精确的电流控制。

4.其它需要精确电流测量的应用：如逆变器、电子镇流器、充电器等。

三、主要特点LMV331的主要特点包括：1.高精度：测量精度为±1%或±0.5%满量程，取决于使用的配置和电路参数。

2.低噪声：噪声水平低于10μV，有助于提高测量精度。

3.低功耗：适合电池供电的应用。

4.宽动态范围：可以适应较大的电流变化范围。

5.易于使用：提供两种工作模式，自动和手动模式，适用于不同的应用场景。

四、引脚说明LMV331有三个引脚：电源、信号输入和接地。

1.电源：提供放大器的电源。

通常，电源电压在3V到12V范围内是可接受的。

如果电源电压超过最大值，可能会影响性能。

2.信号输入：用于输入需要检测的电流信号。

信号输入电阻一般为几百千欧到一兆欧。

在实际应用中，需要根据具体的应用电路来选择合适的电阻值。

3.接地：将放大器的地电位设置为零。

五、操作说明使用LMV331进行电流检测需要配置合适的电阻器和外围电路。

以下是一个基本的操作步骤：1.连接电源：为LMV331提供合适的电源电压。

2.连接信号源：根据具体的应用电路，将电流信号连接到信号输入引脚。

3.配置采样电阻：根据实际应用需求选择合适的采样电阻值。

LM331中文资料_中文手册_芯片中文资料_芯片中文手册电压-频率变换器LM331LM331是美国NS公司生产的性能价格比较高的集成芯片。

LM331可用作精密的频率电压(F/V)转换器、A/D转换器、线性频率调制解调、长时间积分器以及其他相关的器件。

LM331为双列直插式8脚芯片，其引脚如图3所示。

LM331内部有(1)输入比较电路、(2)定时比较电路、(3)R-S触发电路、(4)复零晶体管、(5)输出驱动管、(6)能隙基准电路、(7)精密电流源电路、(8)电流开关、(9)输出保护点路等部分。

输出管采用集电极开路形式，因此可以通过选择逻辑电流和外接电阻，灵活改变输出脉冲的逻辑电平，从而适应TTL、DTL和CMOS等不同的逻辑电路。

此外，LM331可采用单/双电源供电，电压范围为4,40V，输出也高达40V。

引脚1(PIN1)为电流源输出端，在f(PIN3)输出逻辑低电平时，电流源，输出对电容,充电。

,,,引脚2(PIN2)为增益调整，改变,的值可调节电路转换增益的大小。

,引脚3(PIN3)为频率输出端，为逻辑低电平，脉冲宽度由,和,决定。

tt引脚4(PIN4)为电源地。

引脚5(PIN5)为定时比较器正相输入端。

引脚6(PIN6)为输入比较器反相输入端。

引脚7(PIN7)为输入比较器正相输入端。

引脚8(PIN8)为电源正端。

LM331频率电压转换器V/F变换和F/V变换采用集成块LM331，LM331是美国NS公司生产的性能价格比较高的集成芯片，可用作精密频率电压转换器用。

LM331采用了新的温度补偿能隙基准电路，在整个工作温度范围内和低到4.0V电源电压下都有极高的精度。

同时它动态范围宽，可达100dB;线性度好，最大非线性失真小于0.01,，工作频率低到0.1Hz时尚有较好的线性;变换精度高，数字分辨率可达12位;外接电路简单，只需接入几个外部元件就可方便构成V/F或F/V等变换电路，并且容易保证转换精度。

LM331在AD转换电路中的应用摘要:本文主要介绍一种应用V/F转换器LM331实现A/D转换的电路,本电路价格低廉，外围电路简单, 适合应用在转换速度不太高的场合应用.本文包括硬件电路和软件程序的实现.关键词:A/D转换器,V/F转换器, 高精度.引言: 数据的采集与处理广泛地应用在自动化领域中,由于应用的场合不同,对数据采集与处理所要求的硬件也不相同.在控制过程中,有时要对几个模拟信号进行采集与处理,这些信号的采集与处理对速度要求不太高,一般采用AD574或ADC0809等芯片组成的A/D转换电路来实现信号的采集与模数转换，而AD574和ADC0809等A/D转换器价格较贵，线路复杂,从而提高了产品价格和项目的费用.在本文中,从实际应用出发,给出了一种应用V/F转换器LM331芯片组成的A/D转换电路，V/F转换器LM331芯片能够把电压信号转换为频率信号，而且线性度好，通过计算机处理，再把频率信号转换为数字信号，就完成了A/D转换。

它与AD574等电路相比，具有接线简单，价格低廉，转换精度高等特点，而且LM331芯片在转换过程中不需要软件程序驱动，这与AD574等需要软件程序控制的A/D转换电路相比，使用起来方便了许多。

一. 芯片简介LM331是美国NS公司生产的性能价格比比较高的集成芯片。

它是当前最简单的一种高精度V/F转换器、A/D转换器、线性频率调制解调、长时间积分器以及其它相关的器件。

LM331为双列直插式8引脚芯片，其引脚框图如图1所示。

图1 LM331逻辑框图LM331各引脚功能说明如下:脚1 为脉冲电流输出端,内部相当于脉冲恒流源,脉冲宽度与内部单稳态电路相同;脚2 为输出端脉冲电流幅度调节,RS 越小,输出电流越大;脚3 为脉冲电压输出端,OC 门结构,输出脉冲宽度及相位同单稳态,不用时可悬空或接地;脚4 为地;脚5 为单稳态外接定时时间常数RC ;脚6 为单稳态触发脉冲输入端,低于脚7 电压触发有效,要求输入负脉冲宽度小于单稳态输出脉冲宽度Tw ;脚7 为比较器基准电压,用于设置输入脉冲的有效触发电平高低;脚8 为电源Vcc , 正常工作电压范围为4～40V。

lm331v-f转换电路工作原理LM331V-F是一种精密电压转频器，广泛应用于电压到频率转换的各种电路中。

其工作原理如下：LM331V-F的核心元件是一个电流源和一个比较器。

电流源产生一个精确的电流，比较器将输入电压与这个电流进行比较，然后输出一个数字脉冲，其频率和输入电压成正比。

具体来说，当输入电压高于电流源时，比较器的输出为高电平；当输入电压低于电流源时，比较器的输出为低电平。

通过这种方式，LM331V-F将输入电压转换为一个以高低电平代表的数字信号。

在LM331V-F中，电流源是通过一个稳压二极管和一个电阻网络实现的。

稳压二极管使得电流源的输出电流非常稳定。

而电阻网络则可以通过调节电阻值来控制电流源的输出电流大小。

比较器部分采用了一个差动放大器，通过与电流源进行比较来判断输入电压的高低。

差动放大器接收到输入电压后，会将电压进行放大，并与电流源的输出电流进行比较。

比较结果决定了输出的数字信号的高低电平。

除了电流源和比较器，LM331V-F还包含了其他一些辅助电路。

例如，它可以通过一个外部电阻来调节输出的脉冲宽度。

当输入电压增加时，输出脉冲的宽度也会相应增加。

LM331V-F还具有一些保护功能，比如内置的过热保护和短路保护。

过热保护功能可以防止芯片因工作温度过高而损坏，短路保护功能可以防止芯片因输出短路而损坏。

总结起来，LM331V-F的工作原理是通过将输入电压与一个精确的电流进行比较，并将比较结果转换为一个数字信号。

它通过电流源、比较器和其他辅助电路实现了这一功能，并具有一些保护功能来保证芯片的可靠工作。

参考内容：1. Texas Instruments, "LM331V-F Precision Voltage-to-Frequency Converter" datasheet.2. Texas Instruments, "LM331V-F Precision Voltage-to-Frequency Converter" application note.3. Frederick Emmons Terman, "Electronic and Radio Engineering", McGraw-Hill Book Company, 1955.4. Jacob Millman, "Microelectronics: Digital and Analog Circuits and Systems", McGraw-Hill Education, 1979.5. Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky, "Electronic Devices and Circuit Theory", Pearson Education, 2014.。

图1系统结构框图分频电路F iF i1主控电路频率/电压转换电路V f1放大电路V 0*基金项目：国家自然科学基金资助项目（61162017）在智能测量系统及自适应信号处理系统中，经常需要将频率信号转换为电压信号或将电压信号转换为频率信号[1-4]。

但是由于频率/电压转换芯片自身性能的限制，所设计的频率/电压转换电路能转换的频率范围一般比较小，很难处理频率比较高的信号。

因此，为了解决这些问题，必须对频率/电压转换电路所允许输入信号的频率范围进行扩展。

现阶段实现宽频频率/电压转换电路的方法是直接利用宽频频率/电压转换芯片，例如ADI 公司生产的基于ΣΔ技术的频率/电压转换芯片AD7740、AD7741、AD652、AD654、AD650及ADVFC32等[5-6]。

但是这些芯片构成的频率/电压转换电路的允许频率范围最大也只有3MHz 左右，而且芯片的成本较高，构成的电路结构比较复杂，功耗较大。

本文提出了一种利用分频及放大原理对LM331的频率转换范围进行扩展的方法，设计了一种宽频频率/电压转换电路，解决了一般频率/电压转换芯片转换频率低的问题。

1硬件电路设计1.1系统框图基于LM331的宽频频率/电压转换电路的系统结构框图如图1所示，它由主控电路、分频电路、频率电压转换电路、放大电路四部分组成。

主控电路采用AT89S52单片机作为主控芯片；分频电路采用高速双D 型触发器、十进制同步加/减计数器、双4选1数据选择器来实现；频率/电压转换电路由频率/电压转换芯片LM331及一些电阻电容构成；放大电路由运算放大器、双向模拟开关及电阻网络来实现。

为了实现宽频频率电压转换，首先将整形后待处理信号经400分频后，由AT89S52单片机测量信号频率并选择合适的分频比，控制分频电路重新对整形后的信号基于LM331的宽频频率/电压转换电路*张维昭，马胜前，冉兴萍（西北师范大学物理与电子工程学院甘肃省原子分子物理与功能材料重点实验室，甘肃兰州730070）摘要：提出了一种利用分频电路和放大电路实现对LM331构成的频率/电压转换电路输入信号频率范围进行扩展的方法，实现了1kHz ～30MHz 信号的频率/电压转换。

目录摘要 (2)第一章压/频变换的目的、意义及要求 (3)1.1 压频变换的目的、意义 (3)1.2 压频变换的任务与要求 (3)第二章系统框图、方案的论证与选择 (4)2.1方案的论证与选择 (4)2.1.1 方案的论证 (4)2.1.2 方案的选择 (5)第三章电压频率转换方框原理图 (5)3.1 系统的方框图 (5)3.2 单元电路的设计 (5)3.2.1 积分电路的设计 (6)3.2.2 单稳态触发器的设计 (6)3.2.3 电子开关电路的设计 (7)3.2.4 恒流源的设计 (7)第四章电路的原理图、工作原理及参数的选择、计算 (7)4.1 电路的整体原理图 (7)4.2 电路的工作原理 (8)4.2 参数的选择、计算 (8)第五章电路的仿真 (9)第六章电路的系统框图、电路设计原理及参数计算 (11)6.1 电路的系统框图 (11)6.2 电路的设计原理及参算计算 (12)6.2. 1 LM331组成的压频转换器及其工作原理 (12)6.2. 2 电路的原理图及参数的计算 (13)第七章电路的组装与调试 (14)7.1 电路的仿真 (14)7.2 电路板的制作与焊接 (15)7.3 电路板的调试 (16)7.4 调试中出现的故障及解决的方法与技巧 (18)7.5 电路设计的优缺点及课题述心价值 (19)课设总结 (19)谢辞 (20)附件一 (21)附件二 (22)附件三 (23)参考文献 (24)摘要设计线性电压/频率转换电路，课设中使用了两种方法来设计。

第一：通过使用运算放大器和555定时器为核心器件，再利用其它外围电路来实现。

整个电路主要由积分电路模块、恒流模块、单稳态模块及电子开头模块这四个基本模块组成，本方案使用的器件价格便宜。

第二：使用LM331及其外围器件组成,该方案电路原理图结构简单，可调性强且精度高。

关键词：电压频率转换、线性、555定时器、运放、LM331第一章压/频变换的目的、意义及要求1.1 压频变换的目的、意义电压频率转换实质上是一种振荡频率随外加电压的变化而变化，通过输入电压控制输出频率，电压/频率变换电路的输出信号频率f0与输入电压成正比。

lm331应用电路图
上图是由LM331等构成的电压/频率转换电路。

LM331是由片内1·9 v的基准电压、电流开关.比较器和触发器等构成的单片电压/频率转换集成电路.为了扩大量程范围,电路中增设A1运算放大器.基准电流IR由(Rl+R(RPl))进行设定，由于内部基准电压为1·9V，因此I R=l·9V/(Rl+R(RPl))，通常的设定范围为100一500μA。

另外，电流开关输出(1脚)端的电流平均值I。

与输人电流Ii相等。

对于片内
的充放电电路，当充电电压达到电源电压的2A时，电路复位，因此脉冲宽度等于1·1R4C3。

由于输入电流Ii等于1·lxR4xC3xf0xIR，输入电流Ii与振荡频率f0成比例，即输出频率f0与-Ui成比例。

L M331 是美国NS 公司生产的性能价格比较高的集成芯片，可用作精密频率电压转换器、A/D 转换器、线性频率调制解调、长时间积分器及其他相关器件。

LM331采用了新的温度补偿能隙基准电路，在整个工作温度范围内和低到4.0V 电源电压下都有极高的精度。

LM331 的动态范围宽，可达100dB；线性度好，最大非线性失真小于0.01％，工作频率低到0.1Hz 时尚有较好的线性；变换精度高，数字分辨率可达12 位；外接电路简单，只需接入几个外部元件就可方便构成V /F 或F/V 等变换电路，并且容易保证转换精度。

lm331的原理及应用1. lm331概述lm331是一种精密电压频率转换器，主要用于将一个输入电压转换为与输入电压成比例的输出频率。

它是一款广泛应用于模拟和数模转换电路中的集成电路，具有精度高、性能稳定的特点。

2. lm331的工作原理lm331是一种基于电压控制振荡器原理的集成电路。

其内部集成了一个比较器、锁相环以及电压控制振荡器等功能，通过对输入电压进行采样和比较，控制输出频率与输入电压成比例的关系。

具体的工作原理如下： 1. 输入电压通过比较器与内部的参考电压进行比较，得到一个脉冲信号作为锁相环的输入信号。

2. 锁相环通过检测输入信号的边沿跳变来实现对输入信号频率的测量。

3. 锁相环输出一个稳定的参考频率信号，并与输入信号进行比较。

4. 通过锁相环调整电压控制振荡器的频率，使其输出频率与输入电压成比例的关系。

3. lm331的应用领域lm331广泛用于各种需要将输入电压转换为频率信号的应用中。

以下为lm331的几个常见应用领域：3.1 频率测量lm331可以将输入电压转换为与输入电压成比例的频率输出，因此在频率测量领域具有广泛的应用。

例如，在仪器仪表中，lm331可以用于测量电压、电流、温度等参数的频率，并通过频率信号提供给显示器或者其他处理电路进行处理和显示。

3.2 波形发生器由于lm331可以实现将输入电压转换为频率信号的功能，因此可以作为波形发生器的核心部件。

通过调节输入电压，lm331可以输出不同频率的信号，从而生成各种波形，如正弦波、方波、三角波等。

3.3 模拟信号数字化在模拟信号数字化的过程中，lm331可以将模拟信号转换为数字信号的频率表示。

这在一些需要将模拟信号进行数字处理的应用中非常有用，如数据采集、声音处理等领域。

3.4 频率合成lm331也可以用于频率合成的应用中。

通过将多个lm331串联或并联，可以实现多个频率的合成输出。

这在一些需要多频率信号的应用中具有重要的意义，如通信系统、信号发生器等。

.ffff5.1 频率/电压变换器* 一、概述本课题要求熟悉集成频率——电压变换器ＬM33１的主要性能和一种应用； 熟练掌握运算放大器基本电路的原理,并掌握它们的设计、测量和调整方法。

二、技术要求当正弦波信号的频率f i 在200Ｈｚ～2kHz 范围内变化时,对应输出的直流电压V i 在1~５Ｖ范围内线形变化;正弦波信号源采用函数波形发生器的输出(见课题二图5-2-3)； 采用±12V 电源供电. 三、设计过程 1.方案选择可供选择的方案有两种,它们是:错误!用通用型运算放大器构成微分器，其输出与输入的正弦信号频率成正比.错误!直接应用Ｆ／V 变换器ＬM331，其输出与输入的脉冲信号重复频率成正比．因为上述第○2种方案的性能价格比较高,故本课题用ＬM3３1实现. LM33１的简要工作原理LM33１的管脚排列和主要性能见附录ＬM3３1既可用作电压――频率转换（V ＦＣ） 可用作频率――电压转换（F ＶC)LM ３３1用作F ＶC 时的原理框如图５－1-1所示．R +V CC此时,错误!脚是输出端(恒流源输出)，错误!脚为输入端(输入脉冲链)，错误!脚接比较电平． 工作过程(结合看图5-1-2所示的波形)如下:2/3V CCv ctV 0v CLp-pVCC1st图5-1-2当输入负脉冲到达时,由于错误!脚电平低于错误!脚电平，所以Ｓ=1（高电平），Q =0(低电平)。

此时放电管T 截止,于是C ｔ由V CC 经Ｒt 充电，其上电压ＶCt 按指数规律增大。

与此同时,电流开关S 使恒流源Ｉ与错误!脚接通,使ＣL 充电,V ＣL 按线性增大(因为是恒流源对C L 充电)。

经过1.1R ｔC t 的时间，V C ｔ增大到2/３V CC 时,则Ｒ有效(R=1，S=０),Q =0，C t 、C Ｌ再次充电。

然后，又经过１.1R t Ｃt 的时间返回到C t 、C L 放电。

以后就重复上面的过程，于是在R Ｌ上就得到一个直流电压V o （这与电源的整流滤波原理类似），并且V ｏ与输入脉冲的重复频率f i 成正比。

目录摘要 (2)第一章压/频变换的目的、意义及要求 (3)1.1 压频变换的目的、意义 (3)1.2 压频变换的任务与要求 (3)第二章系统框图、方案的论证与选择 (4)2.1方案的论证与选择 (4)2.1.1 方案的论证 (4)2.1.2 方案的选择 (5)第三章电压频率转换方框原理图 (5)3.1 系统的方框图 (5)3.2 单元电路的设计 (5)3.2.1 积分电路的设计 (6)3.2.2 单稳态触发器的设计 (6)3.2.3 电子开关电路的设计 (7)3.2.4 恒流源的设计 (7)第四章电路的原理图、工作原理及参数的选择、计算 (7)4.1 电路的整体原理图 (7)4.2 电路的工作原理 (8)4.2 参数的选择、计算 (8)第五章电路的仿真 (9)第六章电路的系统框图、电路设计原理及参数计算 (11)6.1 电路的系统框图 (11)6.2 电路的设计原理及参算计算 (12)6.2. 1 LM331组成的压频转换器及其工作原理 (12)6.2. 2 电路的原理图及参数的计算 (13)第七章电路的组装与调试 (14)7.1 电路的仿真 (14)7.2 电路板的制作与焊接 (15)7.3 电路板的调试 (16)7.4 调试中出现的故障及解决的方法与技巧 (18)7.5 电路设计的优缺点及课题述心价值 (19)课设总结 (19)谢辞 (20)附件一 (21)附件二 (22)附件三 (23)参考文献 (24)摘要设计线性电压/频率转换电路，课设中使用了两种方法来设计。

第一：通过使用运算放大器和555定时器为核心器件，再利用其它外围电路来实现。

整个电路主要由积分电路模块、恒流模块、单稳态模块及电子开头模块这四个基本模块组成，本方案使用的器件价格便宜。

第二：使用LM331及其外围器件组成,该方案电路原理图结构简单，可调性强且精度高。

关键词：电压频率转换、线性、555定时器、运放、LM331第一章压/频变换的目的、意义及要求1.1 压频变换的目的、意义电压频率转换实质上是一种振荡频率随外加电压的变化而变化，通过输入电压控制输出频率，电压/频率变换电路的输出信号频率f0与输入电压成正比。