Si teniu dificultats per entendre com utilitzar un IC LM3915, aquest article us ajudarà a construir fàcilment qualsevol circuit aplicable desitjat mitjançant aquest IC. Aquí analitzarem el full de dades de l'IC LM3915, les seves funcions de fixació, les seves principals especificacions elèctriques i també alguns circuits d'aplicació útils.
Descripció general
El LM3915 és un CI monolític dissenyat per detectar senyals de tensió analògica i produir una commutació lògica incremental o seqüencial a través de la seva 10 sortida.
Amb aquestes sortides es poden connectar dispositius informatius com LEDs, pantalles LCD o pantalles de buit per obtenir una indicació visual corresponent en resposta al senyal analògic d’entrada variable.
El CI té un pinout per designar si els LED de sortida seqüenciaran individualment (mode punt) o en forma de gràfic de barres.
El LED es pot connectar sense resistències limitadores, ja que l’IC inclou una regulació de corrent programable interna per a les 10 sortides.
El circuit IC que inclou tots els 10 LEDs es pot operar amb un subministrament de fins a 3V i fins a 25V.
L’IC presenta una referència de tensió adaptable i un divisor de tensió de 10 passos precís. La memòria intermèdia d’alta impedància es pot alimentar amb tensions analògiques de 0V a + 1,5V.
A més, les entrades estan ben protegides contra senyals fins al rang de ± 35V.
La memòria intermèdia d'entrada executa 10 comparadors opamp que fan referència a la xarxa divisòria de precisió. El nivell d’exactitud del sistema normalment s’acosta a 1 dB.
La pantalla de 3 dB / pas del LM3915 està dissenyada per acceptar senyals d’entrada amb un ampli rang dinàmic. Per exemple, l'entrada pot ser en forma de senyal d'àudio o música, amb intensitat de llum variable o electricitat vibracional.
Les aplicacions d'àudio podrien presentar-se en forma d'indicadors de nivell mitjà o de pic, mesuradors de potència i mesuradors de força del senyal de RF.
Actualització de l’analògic tradicional Mesuradors de VU amb un LM3915 El gràfic de barres LED basat proporciona una millor resposta il·luminada, una pantalla duradora amb un camp de visió millorat que permet una millor interpretació del senyal d’entrada.
El LM3915 és molt senzill d’utilitzar. A més dels deu LED, fins i tot podeu utilitzar un mesurador de deflexió a escala completa d’1,2 V amb una sola resistència.
Una altra resistència independent estableix el rang a escala completa entre 1,2V i 12V independentment del valor de la tensió de subministrament. La brillantor del LED es pot controlar fàcilment amb una sola olla externa.
Configuració típica del circuit LM3915
La següent imatge mostra com es pot configurar l'IC LM3915 en el seu mode funcional més típic o bàsic.
Si sou nous aficionats i voleu configurar ràpidament els pinouts d'IC LM3915 o LM3914 per obtenir les accions necessàries, es pot utilitzar el següent diagrama. A continuació s’expliquen els detalls de la fixació:
pin # 10, pin # 11, pin # 12, pin # 13, pin # 14, pin # 15, pin # 16, pin # 17, pin # 18 i pin # 1 = Totes són sortides per a connexió LED. Els LED no necessiten una resistència externa, però preferiblement la línia de subministrament de LED s’ha de restringir a 5V per mantenir la dissipació a la part inferior.
El pin # 3 és el VDD o l’entrada d’alimentació positiva per a l’IC, que pot agafar qualsevol subministrament entre 3V i 25V, però recomano utilitzar 5V per mantenir la dissipació del LED a la part inferior.
El pin # 8 és el Vss o el pin de subministrament a terra (negatiu) del CI.
El pin # 6 i el pin # 7 es poden unir i acabar amb la línia de terra mitjançant una resistència de 1K.
El pin # 5 s'ha de configurar tal com es mostra al diagrama anterior mitjançant un predefinit de 10 k i un condensador. Aquest preajust es pot ajustar per configurar el rang d’il·luminació LED a escala completa en funció de la intensitat del senyal d’entrada.
El pin # 9 es pot deixar sense connectar (obert) o connectar-se a la línia de subministrament +. Quan no es connecten, els LED seqüencien amunt / avall de manera individual, apareixent com un 'DOT' en execució i, per tant, anomenat mode DOT. Quan el pin # 9 està connectat a la línia positiva, la seqüència del LED és com una barra il·luminada que es mou cap amunt / cap avall, per tant, s’anomena mode de barra.
Un cop fet això, només es tracta d’alimentar el senyal d’entrada i veure el meravellós moviment dels LED segons el amplitud de senyal d’entrada o de música variable
Valoracions màximes absolutes
La qualificació màxima absoluta de LM3915 indica els paràmetres màxims de tensió i intensitat que el dispositiu pot manejar.
- Tensió d'alimentació = 25V
- Subministrament de sortida als LEDs si utilitzeu un subministrament separat aquí = 25V (igual que l'anterior)
- Rang màxim de senyals d'entrada = +/- 35V
- Voltatge de referència del divisor = -100mV fins al nivell de subministrament.
- Dissipació de potència = 1365 mW
Disseny intern del CI
El diagrama següent mostra el disseny intern de l'IC. Podem veure com s’organitzen els comparadors d’opam per processar el senyal d’entrada al pin número 5. La referència al pin número 7 s'aplica en un ordre incremental a través de les entrades opamp que no inverteixen a través d'una xarxa divisòria de resistències de tipus escala.
Descripció funcional
El diagrama bàsic bàsic LM3915 anterior proporciona la percepció general del funcionament del circuit. Una memòria intermèdia de seguiment de la tensió d’impedància alta respon als senyals del pin d’entrada # 5.
Aquest pinout està protegit contra senyals de sobretensió i polaritat inversa. El senyal del buffer passa a un grup de 10 comparadors.
Cadascun d’aquests opamps es polaritza a nivells de referència incrementals a través de la sèrie de divisors de resistències. A la imatge superior, la xarxa de resistències està enllaçada amb la tensió de referència interna de 1,25 V.
Aquí, per cada augment de 3 dB del senyal d'entrada, s'activa un commutador al nivell del comparador que fa que el LED respectiu es mogui i seqüenciï en conseqüència, interpretant la resposta del senyal.
Aquest divisor de resistències intern es podria operar amb un potencial de 0 a 2 volts al pin # 5, mitjançant una xarxa de divisor resistiu extern.
REFERÈNCIA DE TENSIÓ INTERNA
Es vol que la tensió de referència de l'IC LM3915 sigui variable de manera que es formi un petit 1,25 V a través de REF OUT (pin # 7) i REF ADJ (pin # 8).
La tensió de referència s’implementa a través de la resistència R1 que es pot canviar segons les preferències. Com que tenim una tensió de corrent continu constant, es permet moure un corrent constant I1 a través de la resistència de configuració de sortida R2 permetent una tensió de sortida de:
VFora= VREF(1 + R2 / R1) + IADJR2
El corrent pres pel pin de tensió de referència # 7 decideix la quantitat de corrent LED. Podem esperar aproximadament 10 vegades aquest corrent que pot ser permès per consumir per cada LED de sortida il·luminat.
Aquest corrent és més o menys constant independentment de les variacions de la tensió d’alimentació i els canvis de temperatura. El corrent utilitzat pel divisor intern de 10 resistències i el divisor extern de configuració de corrent i tensió s’han de tenir en compte per calcular el corrent de la unitat LED.
El CI proporciona una característica per modular la brillantor del LED en temps real, o en resposta a variacions de voltatge d'entrada i altres senyals. Això permet incloure moltes pantalles o opcions innovadores per produir sobretensions d’entrada, alarmes, etc.
Les sortides de LM3915 són tots els búfers NPN BJT controlats per corrent intern com es mostra a continuació.
Un ganxo de retroalimentació interna restringeix el transistor de situacions superiors a les actuals. El corrent de sortida dels LED es fixa aproximadament a deu vegades el corrent de càrrega de referència, independentment de les variacions de la tensió de sortida fins que, per descomptat, els transistors no estan saturats amb una elevada alimentació d’entrada.
Com s'utilitza el pin MODE # 9
Aquest pin està configurat per aplicar dues funcions. Consulteu el següent diagrama de blocs simplificat.
SELECCIÓ DEL MODE DE PUNTS O BARRES
Quan el pin # 9 està connectat a la línia de subministrament + (o entre -100mV i nivell de subministrament), el comparador C1 ho detecta i estableix la sortida en mode de gràfic de barres. En aquest mode, tots els LEDs responen en una 'barra' il·luminada, de manera que es mou cap amunt / cap avall en resposta als diferents senyals del pin número 5.
Si el pin # 9 no està connectat, les sortides es configuren en mode 'DOT'. Significa que els LED seqüencien amunt / avall de manera individual un a la vegada, produint un punt il·luminat DOT o aspecte semblant a un punt.
La forma bàsica de configurar el pin # 9 és mantenir-lo obert o desconnectat per implementar el mode punt o connectar-lo per subministrar V + per implementar el mode de barra.
En el funcionament del mode de barra, el pin # 9 s’ha d’enganxar de seguida amb el pin # 3. La línia LED + que subministra grans corrents a la cadena de LED no s’ha d’utilitzar amb el pin # 9 de manera que les gotes IR grans es mantinguin allunyades d’aquest pin.
Per assegurar-vos que la pantalla LED de sortida funciona correctament quan hi ha més d’un LM3915 en cascada en mode punt, s’inclouen circuits especials integrats de manera que el LED del pin núm. el segon LM3915 està engegat.
A continuació es pot veure el disseny dels circuits integrats LM3915 en cascada en mode punt.
Amb la condició que el voltatge del senyal d'entrada sigui inferior al llindar del segon LM3915, el LED # 11 es manté apagat. El pin núm. 9 del primer LM3915 experimenta, per tant, un circuit obert eficaç que fa que l'IC funcioni en mode punt.
Tanmateix, en el moment que el senyal d'entrada creua el llindar del LED # 11, el pin # 9 del primer LM3915 cau en un nivell igual al voltatge directe del LED (1,5 V o més) per sota del VLED.
Aquesta situació la recull instantàniament el comparador C2, referenciat a 0,6 V per sota de VLED. Obliga la sortida C2 a baixar, apagant el transistor de sortida Q2 i, posteriorment, apagant el LED # 10.
El VLED es detecta a través de la resistència 20k connectada al pin # 11. El petit corrent (inferior a 100 µA) que es redirigeix des del LED # 9 no produeix cap efecte reconeixible sobre la intensitat del LED. Una font de corrent addicional al pin # 1 manté un mínim de 100 µA travessant el LED # 11 independentment de si l’augment del senyal d’entrada és suficient per apagar el LED.
Això vol dir que el pin # 9 del primer LM3915 es manté prou baix com per mantenir el LED # 10 apagat mentre que qualsevol dels LED superiors de la seqüència està il·luminat.
Tot i que 100 µA no solen crear una brillantor de LED considerable, pot ser visible prou si s’utilitzen LED d’alta eficiència i en la foscor total. Si això sembla inacceptable, el remei fàcil seria passar el LED # 11 amb una resistència de 10 k.
La caiguda de 1V IR és superior als 900 mV mínims necessaris per mantenir el LED # 10 apagat, però prou petita per garantir que el LED # 11 no es comporti per sobre de límits no desitjats.
El problema més difícil sorgeix quan es consumeixen corrents substancials de LED, específicament en mode de gràfics de barres.
Aquests corrents que s’allunyen del pas de terra condueixen a caigudes de tensió dins del cablejat exterior, provocant problemes i fluctuacions.
Aconseguir els cables de retorn des dels ports de senyal, les referències de terra i des del costat inferior de la cadena de resistències fins a un únic terminal comú que pot estar més a prop del pin # 2 es converteix en un enfocament ideal.
Les connexions de cable estès des de VLED cap als ànodes LED comuns poden provocar oscil·lacions. Segons la gravetat del problema, es poden utilitzar condensadors de desacoblament de 0,05 µF a 2,2 µF entre l'ànode LED comú i el pin # 2.
Això ajuda a esmorteir qualsevol oscil·lació desenvolupada. Si no es pot arribar al cablejat de la línia de subministrament de l’ànode LED, el desacoblament idèntic entre el pin número 1 i el número 2 és suficient per cancel·lar la interferència.
Dissipació de potència
Cal tenir en compte la dissipació de potència, específicament en mode barra. Per exemple, amb un subministrament de 5 V i tots els LED configurats per funcionar amb un corrent de 20 mA, es pot esperar que la secció del controlador de LED de l’IC dissipi més de 600 mW.
En casos com aquest, es pot utilitzar una resistència de 7,5 Ω en sèrie amb la línia de subministrament de LED, cosa que pot ajudar a reduir el nivell de dissipació a la meitat del valor original. L'extrem negatiu d'aquesta resistència s'ha de reforçar amb un condensador de bypass de tantalio sòlid de 2,2 µF amb el pin # 2.
CI de CASCADING LM3915
Per utilitzar senyals de visualització de rang dinàmic de 60 dB o 90 dB, és possible que necessiteu uns quants circuits integrats LM3915 per connectar-los en cascada.
Un mètode senzill i assequible de fer un parell de LM3915 en cascada seria fixar les tensions de referència dels dos circuits integrats separats a 30 dB, tal com s'indica a.
El potenciòmetre R1 s’utilitza per regular la tensió a escala completa del primer IC LM3915 a 316 mV, mentre que la referència del segon IC està programada a 10V per R4.
L’inconvenient d’aquesta tècnica és que el llindar d’encès del LED # 1 és només de 14 mV i, tenint en compte que el LM3915 pot tenir una tensió de desplaçament de fins a 10 mV, es poden produir errors substancials.
Aquest mètode no és absolutament recomanable per a pantalles de 60 dB que requereixen una precisió decent als pocs llindars inicials de visualització.
Una tècnica superior que es mostra a la figura següent manté la referència a 10V per a cadascun dels dos circuits integrats LM3915 i augmenta el senyal d’entrada al LM3915 inferior en 30 dB. Tenint en compte que un parell de resistències de l'1% són capaços de fixar el guany de l'amplificador a ± 0,2 dB, la necessitat d'una reducció del guany esdevé innecessària.
No obstant això, un voltatge de desplaçament opamp de 5 mV pot alterar el primer límit de commutació de LED al voltant de 4 dB, cosa que necessita una retallada de desplaçament.
Recordeu que només un ajust pot ajudar a anul·lar el desplaçament entre els dos el rectificador de precisió juntament amb l’etapa de guany de 30 dB.
D’altra banda, en lloc d’amplificar, els senyals d’entrada d’amplitud raonablement alta es podrien subministrar directament al LM3915 inferior i posteriorment atenuar-los 30 dB per empènyer el segon IC LM3915.
Circuits d'aplicació LM3915
Detector de pics de mitja ona
La millor manera d’exhibir un senyal de corrent altern mitjançant IC LM3915 és implementar-lo directament al pin 5 sense rectificar. Com que el LED il·luminat significa la magnitud instantània de la forma d’ona de CA aplicada, es fa possible determinar els valors màxim i mitjà dels senyals d’àudio en el mateix mètode.
El LM3915 respon bé als semicicles positius, però no es perjudicarà cap senyal d’entrada fins a ± 35 V (ni fins a ± 100 V si s’utilitza una resistència de 39 k en sèrie amb el senyal d’entrada).
Us recomanem que feu servir el circuit en mode DOT i que permeteu a cada LED treure 30 mA per obtenir una brillantor òptima de la configuració.
Per tal de detectar el valor mitjà de la CA o per a la detecció de pics, caldrà rectificar el senyal.
Si es configura un LM3915 amb una escala completa de 10V a través del divisor de voltatge, el llindar de commutació del primer LED serà de només 450 mV. És possible que un rectificador de díode de silici normal no funcioni eficaçment en els nivells inferiors a causa del llindar de 0,6 V.
El detector de pics de mitja ona de la figura anterior empra un seguidor emissor PNP per davant del díode. A causa del fet que la tensió de l’emissor base del transistor bloqueja el desplaçament del díode en el rang d’uns 100 mV, el mètode funciona prou bé amb aplicacions LM3915 individuals que utilitzen una pantalla de 30 dB.
Més circuits d'aplicació
En realitat, hi ha un gran nombre d’aplicacions de circuits que podeu crear amb l’IC LM3915. Ja n’he parlat sobre un grapat d’ells en aquest lloc web, que podeu consultar visitant AQUÍ :
Per tant, gent que era una breu descripció que explica el full de dades i els detalls detallats de l'IC LM3915. Si teniu més dubtes, feu-nos-ho saber a través del quadre de comentaris a continuació, intentarem posar-vos en contacte al més aviat possible.
Referències
https://www.digchip.com/datasheets/download_datasheet.php?id=514550&part-number=LM3915
https://es.wikipedia.org/wiki/LM3915
Anterior: Full de dades de díode Zener d’alt corrent, circuit d’aplicació Següent: Circuit de transmissor de 27 MHz - Distància de 10 km
