Scheda tecnica LM3915 IC, piedinatura, circuiti applicativi

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Se hai difficoltà a capire come utilizzare un CI LM3915, questo articolo ti aiuterà a costruire facilmente qualsiasi circuito applicabile desiderato utilizzando questo CI. Qui, discuteremo la scheda tecnica dell'IC LM3915, le sue funzioni di pinout, le sue principali specifiche elettriche e anche alcuni utili circuiti applicativi.

Descrizione generale

L'LM3915 è un circuito integrato monolitico progettato per rilevare segnali di tensione analogici e produrre una commutazione logica incrementale o sequenziale attraverso le sue 10 uscite.



Dispositivi di inidicazione come LED, display LCD o sotto vuoto possono essere collegati a queste uscite per ottenere un'indicazione visiva corrispondente in risposta al segnale analogico di ingresso variabile.

L'IC ha un pinout per indicare se i LED di uscita si sequenzieranno individualmente (modalità punto) o sotto forma di grafico a barre.



Il LED può essere collegato senza limitare le resistenze poiché l'IC include una regolazione della corrente programmabile interna per le 10 uscite.

Il circuito IC, inclusi tutti i 10 LED, può essere azionato utilizzando un'alimentazione a partire da 3 V e fino a 25 V.

L'IC dispone di un riferimento di tensione adattabile e un partitore di tensione preciso a 10 fasi. Il buffer di ingresso ad alta impedenza può essere alimentato con tensioni analogiche comprese tra 0 V e + 1,5 V.

Inoltre, gli ingressi sono ben protetti dai segnali fino al range di ± 35V.

Il buffer di input esegue 10 comparatori operazionali che fanno tutti riferimento alla rete di divisori di precisione. Il livello di precisione del sistema è normalmente intorno a 1 dB.

Il display da 3 dB / step dell'LM3915 è progettato per accettare segnali in ingresso con un'ampia gamma dinamica. Ad esempio, l'ingresso può essere sotto forma di segnale audio o musicale, intensità luminosa variabile o elettricità vibrazionale.

Le applicazioni audio possono essere sotto forma di indicatori di livello medio o di picco, misuratori di potenza e misuratori di potenza del segnale RF.

Aggiornamento dell'analogo tradizionale VU meter con LM3915 Il grafico a barre LED basato offre una migliore risposta illuminata, un display durevole con campo visivo migliorato che consente una migliore interpretazione del segnale di ingresso.

L'LM3915 è molto semplice da usare. Oltre ai dieci LED è anche possibile utilizzare un misuratore di deflessione a fondo scala da 1,2 V con un solo resistore.

Un altro resistore separato imposta l'intervallo di fondo scala tra 1,2 V e 12 V indipendentemente dal valore della tensione di alimentazione. La luminosità del LED è facilmente controllabile con un unico potenziometro esterno.

Configurazione tipica del circuito LM3915

L'immagine seguente mostra come impostare l'IC LM3915 nella sua modalità funzionale più tipica o di base.

Se sei un nuovo hobbista e desideri configurare rapidamente i pinout di IC LM3915 o LM3914 per ottenere le azioni richieste, è possibile utilizzare il diagramma seguente. I dettagli del pinout sono spiegati di seguito:

pin # 10, pin # 11, pin # 12, pin # 13, pin # 14, pin # 15, pin # 16, pin # 17, pin # 18 e pin # 1 = Tutti sono uscite per il collegamento del LED. I LED non necessitano di una resistenza esterna, ma preferibilmente la linea di alimentazione LED deve essere limitata a 5V per mantenere la dissipazione sul lato inferiore.

Il pin # 3 è il VDD o l'ingresso di alimentazione positivo per l'IC, che può richiedere qualsiasi alimentazione tra 3V e 25V, ma consiglio di utilizzare 5V per mantenere la dissipazione del LED sul lato inferiore.

Il pin # 8 è il Vss o il pin di alimentazione di massa (negativo) dell'IC.

Il pin # 6 e il pin # 7 possono essere uniti e terminati alla linea di terra tramite un resistore da 1K.

Il pin # 5 deve essere configurato come mostrato nel diagramma sopra attraverso un preset 10k e un condensatore. Questa preimpostazione può essere regolata per impostare la gamma completa di illuminazione LED a seconda della forza del segnale di ingresso.

Il pin # 9 potrebbe essere lasciato scollegato (aperto) o collegato alla linea di alimentazione +. Quando vengono lasciati scollegati, la sequenza dei LED su / giù appare individualmente come un 'DOT' in esecuzione e quindi chiamata modalità DOT. Quando il pin # 9 è collegato alla linea positiva, la sequenza dei LED è simile a una barra illuminata in movimento su / giù, da qui chiamata modalità barra.

Una volta fatto, si tratta solo di alimentare il segnale di ingresso e osservare il meraviglioso movimento dei LED come da segnale di ingresso variabile o ampiezze della musica

Valutazioni massime assolute

Il valore massimo assoluto di LM3915 indica i parametri di tensione e corrente massimi che il dispositivo è autorizzato a gestire.

  • Tensione di alimentazione = 25 V.
  • Alimentazione di uscita sui LED se si utilizza un'alimentazione separata qui = 25 V (come sopra)
  • Intervallo massimo del segnale di ingresso = +/- 35 V.
  • Tensione di riferimento del divisore = -100 mV al livello di alimentazione.
  • Dissipazione di potenza = 1365 mW

Layout interno dell'IC

Il diagramma seguente mostra il layout interno dell'IC. Possiamo vedere come sono disposti i comparatori opam per elaborare il segnale di ingresso al pin # 5. Il riferimento al pin # 7 applicato in ordine incrementale attraverso gli ingressi non invertenti dell'amplificatore operazionale attraverso una rete di divisori di resistori di tipo ladder.

descrizione funzionale

Lo schema a blocchi LM3915 di base sopra riportato fornisce la percezione generale del funzionamento del circuito. Un buffer inseguitore di tensione ad alta impedenza di ingresso risponde ai segnali del pin di ingresso 5.

Questa piedinatura è protetta contro i segnali di sovratensione e inversione di polarità. Il segnale dal buffer va quindi a un gruppo di 10 comparatori.

Ciascuno di questi amplificatori operazionali è polarizzato a livelli di riferimento incrementali attraverso la serie di divisori resistivi. Nell'immagine sopra, la rete di resistori è collegata alla tensione di riferimento interna di 1,25 V.

Qui, per ogni aumento di 3 dB nel segnale di ingresso, viene attivato un interruttore nel livello del comparatore che fa muovere il rispettivo LED e sequenziarlo di conseguenza, interpretando la risposta del segnale.

Questo partitore resistivo interno potrebbe essere azionato con un potenziale di 0 - 2 volt al pin 5, attraverso una rete divisoria resistiva esterna.

RIFERIMENTO DELLA TENSIONE INTERNA

La tensione di riferimento per l'IC LM3915 deve essere variabile in modo da creare un minuscolo 1,25 V tra REF OUT (pin # 7) e REF ADJ (pin # 8).

La tensione di riferimento è implementata attraverso il resistore R1 che può essere modificato secondo le preferenze. Poiché abbiamo una tensione CC di alimentazione costante, una corrente costante I1 può muoversi attraverso il resistore di impostazione dell'uscita R2 abilitando una tensione di uscita di:

VSU= VRIF(1 + R2 / R1) + IADJR2

La corrente assorbita dal pin di tensione di riferimento n. 7 decide la quantità di corrente del LED. Possiamo aspettarci circa 10 volte questa corrente che può essere consentita per essere consumata da ciascun LED di uscita illuminato.

Questa corrente è più o meno costante indipendentemente dalle variazioni della tensione di alimentazione e dalle variazioni di temperatura. La corrente utilizzata dal divisore interno a 10 resistenze e il divisore di impostazione della corrente e della tensione esterno devono essere presi in considerazione durante il calcolo della corrente del convertitore di LED.

L'IC fornisce una funzione per modulare la luminosità del LED con riferimento in tempo reale o in risposta alle variazioni della tensione di ingresso e ad altri segnali. Ciò consente l'inclusione di molti display o opzioni innovativi per la produzione di sovratensioni in ingresso, allarmi, ecc.

Le uscite dell'LM3915 sono tutti buffer BJT NPN controllati internamente come mostrato di seguito.

Un gancio di feedback interno limita il transistor da situazioni di sovracorrente. La corrente di uscita per i LED è fissata a circa 10 volte la corrente di carico di riferimento, indipendentemente dalle variazioni della tensione di uscita fino a quando, naturalmente, i transistor non sono saturati con un'alimentazione di ingresso elevata.

Come utilizzare il pin MODE # 9

Questo pin è configurato per applicare due funzioni. Vedere il seguente diagramma a blocchi semplificato.

Controllo modalità grafico a barre modalità DOt per IC LM3915

SELEZIONE DELLA MODALITÀ PUNTO O BARRA

Quando il pin # 9 è collegato alla linea di alimentazione + (o tra -100mV e il livello di alimentazione), il comparatore C1 lo rileva e imposta l'uscita in modalità grafico a barre. In questa modalità tutti i LED rispondono come una 'barra' illuminata che si muove su / giù in risposta ai segnali variabili al pin # 5.

Se il pin # 9 non è collegato, le uscite vengono impostate in modalità 'DOT'. Significa che i LED si alternano su / giù singolarmente uno alla volta, producendo un punto luminoso pulsante o un aspetto simile a un punto.

Il modo di base per configurare il pin # 9 è tenerlo aperto o scollegato per implementare la modalità punto o collegarlo per fornire V + per implementare la modalità barra.

Nel funzionamento in modalità barra, il pin n. 9 deve essere collegato immediatamente al pin n. 3. La linea LED + che fornisce grandi correnti alla catena LED non deve essere utilizzata con il pin # 9 in modo che le grandi cadute IR siano tenute lontane da questo pin.

Per garantire che il display LED di uscita funzioni correttamente quando più di un LM3915 è collegato in cascata in modalità punto, circuiti speciali incorporati in modo tale che il LED sul pin # 10 si spenga per il primo LM3915 IC al momento in cui il LED # 1 del il secondo LM3915 è acceso.

Di seguito è possibile vedere il design per collegare in cascata i circuiti integrati LM3915 in modalità punto.

Circuiti integrati LM3915 in cascata in modalità DOT

A condizione che la tensione del segnale di ingresso sia inferiore alla soglia del secondo LM3915, il LED # 11 rimane spento. Il pin # 9 del primo LM3915 sperimenta quindi un circuito aperto efficace che fa funzionare l'IC in modalità punto.

Tuttavia, nel momento in cui il segnale di ingresso supera la soglia del LED n. 11, il pin n. 9 del primo LM3915 viene abbassato di un livello pari alla tensione diretta del LED (1,5 V o più) al di sotto di VLED.

Questa situazione viene rilevata immediatamente dal comparatore C2, riferito a 0,6 V sotto VLED. Costringe l'uscita C2 ad andare bassa, spegnendo il transistor di uscita Q2, quindi spegnendo il LED # 10.

VLED viene rilevato attraverso il resistore 20k collegato al pin # 11. La piccola corrente (inferiore a 100 µA) che viene reindirizzata dal LED # 9 non produce alcun effetto riconoscibile sull'intensità del LED. Una sorgente di corrente aggiuntiva sul pin # 1 mantiene un minimo di 100 µA che attraversa il LED # 11 indipendentemente dal fatto che l'aumento del segnale di ingresso sia sufficiente o meno per spegnere il LED.

Ciò significa che il pin n. 9 del primo LM3915 è mantenuto sufficientemente basso in modo tale da mantenere spento il LED n. 10 mentre uno qualsiasi dei LED superiori nella sequenza è illuminato.

Sebbene 100 µA di solito non creino una notevole luminosità del LED, potrebbe essere visibile quanto basta se si impiegano LED ad alta efficienza e nell'oscurità totale. Se questo suona inaccettabile, il rimedio facile sarebbe shuntare il LED # 11 con una resistenza da 10k.

La caduta IR di 1V è superiore ai 900 mV minimi necessari per mantenere il LED # 10 spento, ma sufficientemente piccola per garantire che il LED # 11 non conduca oltre i limiti indesiderati.

Il problema più impegnativo si verifica quando si consumano correnti LED sostanziali, in particolare in modalità grafico a barre.

Tali correnti che si allontanano dal pin di terra portano a cadute di tensione all'interno del cablaggio esterno, causando anomalie e fluttuazioni.

Ottenere i cavi di ritorno dalle porte di segnale, dai riferimenti di terra e dal lato inferiore della catena di resistori a un singolo terminale comune che potrebbe essere il più vicino al pin n. 2 diventa un approccio ideale.

I collegamenti dei cavi estesi dal VLED agli anodi LED comuni possono innescare oscillazioni. In base alla gravità del problema, è possibile utilizzare condensatori di disaccoppiamento da 0,05 µF a 2,2 µF tra l'anodo LED comune e il pin # 2.

Questo aiuta a smorzare eventuali oscillazioni sviluppate. Se il cablaggio della linea di alimentazione dell'anodo LED non è raggiungibile, un disaccoppiamento identico tra il pin n. 1 e il pin n. 2 si rivela sufficiente per annullare l'interferenza.

Dissipazione di potenza

Occorre tenere conto della dissipazione di potenza, in particolare in modalità bar. Ad esempio, con un'alimentazione a 5 V e tutti i LED configurati per funzionare con una corrente di 20 mA, la sezione del driver LED dell'IC può dissipare oltre 600 mW.

In casi come questo è possibile utilizzare una resistenza da 7.5Ω in serie con la linea di alimentazione del LED, che potrebbe aiutare a ridurre il livello di dissipazione alla metà del valore originale. L'estremità negativa di questo resistore deve essere rinforzata con un condensatore di bypass al tantalio solido da 2,2 µF con pin # 2.

CI LM3915 IN CASCATA

Per utilizzare segnali di visualizzazione con gamma dinamica di 60 dB o 90 dB, potrebbe essere necessario collegare in cascata alcuni circuiti integrati LM3915.

Un metodo semplice ed economico per collegare in cascata un paio di LM3915 sarebbe fissare le tensioni di riferimento dei due circuiti integrati a 30 dB l'una dall'altra come indicato nella.

Il potenziometro R1 viene utilizzato per regolare la tensione di fondo scala del primo LM3915 IC a 316 mV marginalmente, mentre il riferimento del secondo IC è programmato a 10V da R4.

Lo svantaggio di questa tecnica è che la soglia di accensione del LED # 1 è di soli 14 mV e, considerando che l'LM3915 può avere una tensione di offset fino a 10 mV, possono verificarsi errori sostanziali.

Questo metodo è assolutamente sconsigliato per schermi a 60 dB che richiedono una precisione decente alle poche soglie di visualizzazione iniziali.

Una tecnica superiore mostrata nella figura seguente mantiene il riferimento a 10 V per ciascuno dei due circuiti integrati LM3915 e aumenta il segnale di ingresso all'LM3915 inferiore di 30 dB. Dato che una coppia di resistori all'1% sono in grado di fissare il guadagno dell'amplificatore a ± 0,2 dB, la necessità di una riduzione del guadagno diventa superflua.

Tuttavia, una tensione di offset dell'amplificatore operazionale di 5 mV potrebbe essere in grado di alterare il primo limite di commutazione del LED di circa 4 dB, il che richiede una regolazione dell'offset.

Ricorda che una sola regolazione può aiutare ad annullare l'offset tra i due raddrizzatori di precisione insieme allo stadio di guadagno di 30 dB.

D'altra parte, invece di amplificare, i segnali di ingresso di ampiezza ragionevolmente alta potrebbero essere forniti direttamente all'LM3915 inferiore e successivamente attenuati di 30 dB per spingere il 2 ° LM3915 IC.

Circuiti applicativi LM3915

Rilevatore di picco a mezza onda

Il modo migliore per mostrare un segnale AC tramite IC LM3915 è implementarlo direttamente sul pin 5 non rettificato. Poiché il LED illuminato indica l'ampiezza istantanea della forma d'onda CA applicata, diventa possibile determinare i valori massimi e medi dei segnali audio con lo stesso metodo.

L'LM3915 risponde bene a semicicli positivi in ​​particolare, ma non verrà danneggiato alcun segnale di ingresso fino a ± 35 V (o addirittura fino a ± 100 V se viene utilizzata una resistenza da 39k in serie con il segnale di ingresso).

Si consiglia di azionare il circuito in modalità DOT e di consentire a ciascun LED di assorbire 30 mA per ottenere una luminosità ottimale dall'impostazione.

Al fine di rilevare il valore medio dell'AC o per il rilevamento del picco, sarà necessaria la rettifica del segnale.

Se un LM3915 è configurato con un fondo scala di 10 V attraverso il suo partitore di tensione, la soglia di commutazione per il primo LED sarà di soli 450 mV. Un normale raddrizzatore a diodi al silicio potrebbe non funzionare in modo efficace ai livelli inferiori a causa della soglia del diodo di 0,6 V.

Il rilevatore di picco a semionda nella figura sopra impiega un emettitore-inseguitore PNP davanti al diodo. A causa del fatto che la tensione base-emettitore del transistor blocca l'offset del diodo nell'intervallo di circa 100 mV, il metodo funziona abbastanza bene con singole applicazioni LM3915 che utilizzano un display da 30 dB.

Più circuiti di applicazione

Esistono in realtà un numero enorme di applicazioni di circuiti che è possibile creare utilizzando l'IC LM3915. Ne ho già discusso una manciata in questo sito, a cui puoi fare riferimento visitando QUI :

Quindi gente questa era una breve descrizione che spiegava la scheda tecnica ei dettagli del pinout dell'IC LM3915. Se hai ulteriori dubbi, faccelo sapere tramite la casella dei commenti qui sotto, proveremo a metterti in contatto al più presto.

Riferimenti

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

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




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