LM3915 IC-Datenblatt, Pinbelegung, Anwendungsschaltungen

Wenn Sie Schwierigkeiten haben, die Verwendung eines LM3915-IC zu verstehen, hilft Ihnen dieser Artikel dabei, mit diesem IC auf einfache Weise eine beliebige anwendbare Schaltung aufzubauen. Hier werden wir das Datenblatt des IC LM3915, seine Pinbelegungsfunktionen, seine wichtigsten elektrischen Spezifikationen und auch einige nützliche Anwendungsschaltungen diskutieren.

Allgemeine Beschreibung

Der LM3915 ist ein monolytischer IC, der dazu ausgelegt ist, analoge Spannungssignale zu erfassen und eine inkrementelle oder sequentielle Logikumschaltung über seinen 10 Ausgang zu erzeugen.

Mit diesen Ausgängen können inidizierende Geräte wie LEDs, LCD- oder Vakuumanzeigen angebracht werden, um eine entsprechende visuelle Anzeige als Reaktion auf das variierende analoge Eingangssignal zu erhalten.

Der IC verfügt über eine Pinbelegung, mit der festgelegt wird, ob die Ausgangs-LEDs einzeln (Punktmodus) oder in Form eines Balkendiagramms angeordnet werden.

Die LED kann ohne Begrenzung der Widerstände angeschlossen werden, da der IC eine interne programmierbare Stromregelung für die 10 Ausgänge enthält.

Die IC-Schaltung mit allen 10 LEDs kann mit nur 3 V und bis zu 25 V betrieben werden.

Der IC verfügt über eine anpassbare Spannungsreferenz und einen präzisen 10-Stufen-Spannungsteiler. Der hochohmige Eingangspuffer kann mit analogen Spannungen von 0 V bis + 1,5 V gespeist werden.

Darüber hinaus sind die Eingänge gut gegen Signale bis zu einem Bereich von ± 35 V geschützt.

Der Eingangspuffer führt 10 Operationsverstärkerkomparatoren aus, die alle auf das Präzisionsteilernetzwerk bezogen sind. Der Genauigkeitspegel des Systems liegt normalerweise in der Nähe von 1 dB.

Das 3 dB / Step-Display des LM3915 ist für die Aufnahme von Eingangssignalen mit breitem Dynamikbereich ausgelegt. Beispielsweise kann der Eingang in Form eines Audio- oder Musiksignals, variierender Lichtintensität oder Schwingungselektrizität erfolgen.

Audioanwendungen können in Form von Durchschnitts- oder Spitzenpegelanzeigen, Leistungsmessern und HF-Signalstärkemessgeräten erfolgen.

Upgrade traditioneller Analoga VU-Meter mit einem LM3915 Das LED-Balkendiagramm bietet eine bessere Beleuchtungsreaktion, ein langlebiges Display mit verbessertem Sichtfeld, das eine bessere Interpretation des Eingangssignals ermöglicht.

Der LM3915 ist sehr einfach zu bedienen. Zusätzlich zu den zehn LEDs können Sie sogar ein 1,2-V-Durchbiegungsmessgerät mit nur einem Widerstand verwenden.

Ein weiterer separater Widerstand stellt den vollen Bereich zwischen 1,2 V und 12 V unabhängig vom Versorgungsspannungswert ein. Die Helligkeit der LED lässt sich leicht mit einem einzigen externen Topf steuern.

Typische LM3915-Schaltungskonfiguration

Das folgende Bild zeigt, wie der IC LM3915 in seinem typischsten oder grundlegendsten Funktionsmodus eingerichtet werden kann.

Wenn Sie ein neuer Hobbyist sind und die Pinbelegung des IC LM3915 oder LM3914 schnell konfigurieren möchten, um die erforderlichen Aktionen zu erhalten, kann das folgende Diagramm verwendet werden. Die Pinbelegungsdetails werden unten erklärt:

Pin 10, Pin 11, Pin 12, Pin 13, Pin 14, Pin 15, Pin 16, Pin 17, Pin 18 und Pin 1 = Alle sind Ausgänge für die LED-Verbindung. LEDs benötigen keinen externen Widerstand, aber vorzugsweise muss die LED-Versorgungsleitung auf 5 V begrenzt werden, um die Verlustleistung auf der unteren Seite zu halten.

Pin 3 ist der VDD oder der positive Versorgungseingang für den IC, der jede Versorgung zwischen 3 V und 25 V aufnehmen kann. Ich empfehle jedoch, 5 V zu verwenden, um die LED-Verlustleistung auf der Unterseite zu halten.

Pin # 8 ist der Vss- oder der Masse- (negative) Versorgungsstift des IC.

Pin 6 und Pin 7 können miteinander verbunden und über einen 1K-Widerstand mit der Erdungsleitung abgeschlossen werden.

Pin 5 muss wie in der obigen Abbildung gezeigt über eine 10k-Voreinstellung und einen Kondensator konfiguriert werden. Diese Voreinstellung kann angepasst werden, um den LED-Beleuchtungsbereich in vollem Umfang abhängig von der Stärke des Eingangssignals einzustellen.

Pin 9 kann nicht angeschlossen (offen) oder an die + Versorgungsleitung angeschlossen werden. Wenn die LED nicht angeschlossen ist, werden die LEDs einzeln wie ein laufender 'DOT' nach oben / unten angezeigt und daher als DOT-Modus bezeichnet. Wenn Pin 9 mit der positiven Leitung verbunden ist, wird die LED-Sequenz wie ein sich auf / ab bewegender beleuchteter Balken angezeigt, daher als Balkenmodus bezeichnet.

Sobald dies erledigt ist, geht es nur noch darum, das Eingangssignal zu speisen und die wunderbare Bewegung der LEDs gemäß dem zu beobachten Variieren des Eingangssignals oder der Musikamplituden

absolut beste Bewertungen

Die absolute maximale Nennleistung von LM3915 gibt die maximalen Spannungs- und Stromparameter an, die das Gerät verarbeiten darf.

• Versorgungsspannung = 25V
• Ausgangsversorgung an den LEDs, wenn Sie hier eine separate Versorgung verwenden = 25V (wie oben)
• Maximaler Eingangssignalbereich = +/- 35V
• Teilerreferenzspannung = -100 mV zum Versorgungsniveau.
• Verlustleistung = 1365 mW

Internes Layout des IC

Das folgende Diagramm zeigt das interne Layout des IC. Wir können sehen, wie die Opam-Komparatoren zur Verarbeitung des Eingangssignals an Pin 5 angeordnet sind. Die Referenz an Pin Nr. 7 wird in inkrementeller Reihenfolge über ein nicht invertierendes Opamp-Eingang über ein Widerstandsteilernetzwerk vom Leitertyp angelegt.

Funktionsbeschreibung

Das obige grundlegende LM3915-Blockdiagramm bietet die allgemeine Wahrnehmung der Funktionsweise der Schaltung. Ein Spannungsfolgerpuffer mit hoher Eingangsimpedanz reagiert auf die Signale des Eingangspins Nr. 5.

Diese Pinbelegung ist gegen Überspannungs- und Verpolungssignale gesichert. Das Signal vom Puffer geht dann an eine Gruppe von 10 Komparatoren.

Jeder dieser Operationsverstärker wird durch die Widerstandsteilerserie auf einen inkrementierenden Referenzpegel vorgespannt. In der Abbildung oben ist das Widerstandsnetzwerk mit der internen Referenzspannung von 1,25 V verbunden.

Hier wird für jeden Anstieg des Eingangssignals um 3 dB ein Schalter im Komparatorpegel ausgelöst, der bewirkt, dass sich die jeweilige LED bewegt und entsprechend sequenziert, wodurch die Signalantwort interpretiert wird.

Dieser interne Widerstandsteiler könnte mit einem Potential von 0 bis 2 Volt an Pin 5 über ein externes Widerstandsteilernetzwerk betrieben werden.

INTERNE SPANNUNGSREFERENZ

Die Referenzspannung für den IC LM3915 soll variabel sein, so dass sich über REF OUT (Pin # 7) und REF ADJ (Pin # 8) winzige 1,25 V aufbauen.

Die Referenzspannung wird über dem Widerstand R1 implementiert, der nach Belieben geändert werden kann. Da wir eine konstante Versorgungsgleichspannung haben, kann sich ein konstanter Strom I1 durch den Ausgangseinstellwiderstand R2 bewegen, wodurch eine Ausgangsspannung von:

V._AUS= V._REF(1 + R2 / R1) + I._ADJR2

Der vom Referenzspannungsstift Nr. 7 aufgenommene Strom bestimmt die Menge des LED-Stroms. Wir können ungefähr das Zehnfache dieses Stroms erwarten, der möglicherweise von jeder beleuchteten Ausgangs-LED verbraucht wird.

Dieser Strom ist unabhängig von Schwankungen der Versorgungsspannung und Temperaturänderungen mehr oder weniger konstant. Der vom internen 10-Widerstandsteiler sowie vom externen Strom- und Spannungsteiler verwendete Strom muss bei der Berechnung des LED-Ansteuerstroms berücksichtigt werden.

Der IC bietet eine Funktion zum Modulieren der in Echtzeit referenzierten LED-Helligkeit oder als Reaktion auf Eingangsspannungsschwankungen und andere Signale. Dies ermöglicht die Aufnahme vieler innovativer Anzeigen oder Optionen zur Erzeugung von Eingangsüberspannungen, Alarmen usw.

Die Ausgänge des LM3915 sind alle intern stromgesteuerte NPN-BJT-Puffer, wie unten gezeigt.

Ein interner Rückkopplungshaken schränkt den Transistor vor Überstromsituationen ein. Der Ausgangsstrom für die LEDs ist unabhängig von Schwankungen der Ausgangsspannung auf das 10-fache des Referenzlaststroms festgelegt, bis die Transistoren natürlich nicht mit einer hohen Eingangsversorgung gesättigt sind.

Verwendung des MODE Pin # 9

Dieser Pin ist so konfiguriert, dass zwei Funktionen erzwungen werden. Bitte beachten Sie das folgende vereinfachte Blockdiagramm.

AUSWAHL DES PUNKT- ODER BAR-MODUS

Wenn der Pin Nr. 9 an die + Versorgungsleitung angeschlossen ist (oder zwischen -100 mV und Versorgungspegel), erkennt der Komparator C1 dies und stellt den Ausgang in den Balkendiagrammmodus. In diesem Modus reagieren alle LEDs in einer beleuchteten 'Balken' -ähnlichen Weise, die sich als Reaktion auf die variierenden Signale an Pin 5 nach oben / unten bewegt.

Wenn der Pin Nr. 9 nicht angeschlossen ist, werden die Ausgänge in den 'DOT'-Modus versetzt. Dies bedeutet, dass die LEDs einzeln einzeln nach oben / unten sequenzieren und so ein pulsierend beleuchtetes DOT oder ein punktförmiges Erscheinungsbild erzeugen.

Die grundlegende Methode zum Konfigurieren von Pin 9 besteht darin, ihn entweder offen oder nicht verbunden zu lassen, um den Punktmodus zu implementieren, oder ihn an V + anzuschließen, um den Balkenmodus zu implementieren.

Im Bar-Modus sollte Pin 9 sofort mit Pin 3 verbunden werden. Die LED + -Leitung, die der LED-Kette große Ströme zuführt, sollte nicht mit Pin 9 verwendet werden, damit große IR-Tropfen von diesem Pin ferngehalten werden.

Um sicherzustellen, dass die LED-Ausgangsanzeige ordnungsgemäß funktioniert, wenn mehr als ein LM3915 im Punktmodus kaskadiert ist, ist eine spezielle Schaltung eingebaut, sodass die LED an Pin 10 für den ersten LM3915-IC am Momenet abschaltet, wenn LED 1 des Der zweite LM3915 ist eingeschaltet.

Das Design für das Zusammenkaskadieren von LM3915-ICs im Punktmodus ist unten zu sehen.

Unter der Bedingung, dass die Eingangssignalspannung unter dem Schwellenwert des zweiten LM3915 liegt, bleibt die LED Nr. 11 ausgeschaltet. Pin # 9 des ersten LM3915 erfährt daher einen effektiven offenen Stromkreis, der bewirkt, dass der IC im Punktmodus läuft.

Sobald jedoch das Eingangssignal die Schwelle von LED Nr. 11 überschreitet, fällt Pin Nr. 9 des ersten LM3915 um einen Pegel ab, der der Durchlassspannung der LED (1,5 V oder mehr) unter VLED entspricht.

Diese Situation wird sofort vom Komparator C2 erfasst, auf den 0,6 V unter VLED verwiesen werden. Es zwingt den C2-Ausgang, auf Low zu gehen, schaltet den Ausgangstransistor Q2 aus und schaltet anschließend die LED Nr. 10 aus.

VLED wird durch den an Pin 11 angebrachten Widerstand 20k erfasst. Der winzige Strom (unter 100 µA), der von LED Nr. 9 umgeleitet wird, hat keinen erkennbaren Einfluss auf die Intensität der LED. Eine zusätzliche Stromquelle an Pin 1 sorgt dafür, dass mindestens 100 µA durch LED Nr. 11 laufen, unabhängig davon, ob der Anstieg des Eingangssignals ausreicht, um die LED auszuschalten.

Dies bedeutet, dass Pin Nr. 9 des ersten LM3915 so niedrig gehalten wird, dass LED Nr. 10 ausgeschaltet bleibt, während eine der oberen LEDs in der Sequenz leuchtet.

Obwohl 100 µA normalerweise keine nennenswerte LED-Helligkeit erzeugen, ist sie möglicherweise gerade ausreichend sichtbar, wenn hocheffiziente LEDs verwendet werden und sich in völliger Dunkelheit befinden. Wenn dies nicht akzeptabel klingt, besteht die einfache Lösung darin, die LED Nr. 11 mit einem 10k-Widerstand zu überbrücken.

Der 1-V-IR-Abfall ist höher als die mindestens 900 mV, die erforderlich sind, um die LED Nr. 10 ausgeschaltet zu halten, aber klein genug, um sicherzustellen, dass die LED Nr. 11 nicht über unerwünschte Grenzen führt.

Das schwierigste Problem tritt auf, wenn gerade im Balkendiagrammmodus erhebliche LED-Ströme verbraucht werden.

Solche Ströme, die sich vom Erdungsstift wegbewegen, führen zu Spannungsabfällen innerhalb der äußeren Verkabelung, was zu Störungen und Schwankungen führt.

Ein idealer Ansatz besteht darin, die zurückkommenden Kabel von Signalanschlüssen, Erdungsreferenzen und von der Unterseite der Widerstandskette zu einem einzigen gemeinsamen Anschluss zu bringen, der möglicherweise am nächsten an Pin 2 liegt.

Erweiterte Kabelverbindungen von VLED zu den gemeinsamen LED-Anoden können Schwingungen auslösen. Je nachdem, wie ernst das Problem ist, können Entkopplungskondensatoren von 0,05 µF bis 2,2 µF zwischen der gemeinsamen LED-Anode und Pin 2 verwendet werden.

Dies hilft, entwickelte Schwingungen zu dämpfen. Wenn die Verkabelung der LED-Anodenversorgungsleitung nicht erreichbar ist, ist eine identische Entkopplung zwischen Pin 1 und Pin 2 gerade ausreichend, um die Interferenz zu beseitigen.

Energieverschwendung

Die Verlustleistung, insbesondere im Balkenmodus, muss berücksichtigt werden. Beispielsweise kann bei einer 5-V-Versorgung und allen LEDs, die für den Betrieb mit 20 mA Strom eingerichtet sind, erwartet werden, dass der LED-Treiberabschnitt des IC über 600 mW abführt.

In solchen Fällen kann ein 7,5 Ω-Widerstand in Reihe mit der LED-Versorgungsleitung verwendet werden, wodurch der Verlustpegel auf die Hälfte des ursprünglichen Werts gesenkt werden kann. Das negative Ende dieses Widerstands muss mit einem festen Tantal-Bypass-Kondensator mit 2,2 µF und Pin 2 verstärkt werden.

CASCADING LM3915 ICs

Für die Verwendung von Anzeigesignalen mit einem Dynamikbereich von 60 dB oder 90 dB müssen möglicherweise einige LM3915-ICs zusammen kaskadiert werden.

Eine einfache und kostengünstige Methode zum Kaskadieren einiger LM3915 wäre das Festlegen der Referenzspannungen der beiden ICs im Abstand von 30 dB, wie in der Tabelle angegeben.

Das Potentiometer R1 wird verwendet, um die Skalenendspannung des ersten LM3915-IC geringfügig auf 316 mV zu regeln, während die Referenz des zweiten IC von R4 auf 10 V festgelegt wird.

Der Nachteil dieser Technik besteht darin, dass die Einschaltschwelle der LED Nr. 1 lediglich 14 mV beträgt und unter Berücksichtigung der Tatsache, dass der LM3915 eine Offset-Spannung von bis zu 10 mV aufweisen kann, erhebliche Fehler auftreten können.

Diese Methode wird für 60-dB-Anzeigen, die eine angemessene Präzision bei den wenigen anfänglichen Anzeigeschwellen erfordern, absolut nicht empfohlen.

Eine überlegene Technik, die in der folgenden Abbildung gezeigt ist, hält die Referenz für jeden der beiden LM3915-ICs bei 10 V und erhöht das Eingangssignal zum unteren LM3915 um 30 dB. Da ein Paar von 1% -Widerständen die Verstärkerverstärkung auf ± 0,2 dB festlegen kann, ist eine Verstärkungsreduzierung nicht erforderlich.

Eine Opamp-Offset-Spannung von 5 mV kann jedoch möglicherweise die erste LED-Schaltgrenze um etwa 4 dB ändern, was ein Offset-Trimmen erforderlich macht.

Denken Sie daran, dass nur eine Einstellung dazu beitragen kann, den Versatz zwischen den beiden Präzisionsgleichrichtern zusammen mit der 30-dB-Verstärkungsstufe aufzuheben.

Andererseits könnten anstelle einer Verstärkung Eingangssignale mit einer angemessen hohen Amplitude direkt an den unteren LM3915 geliefert und anschließend um 30 dB gedämpft werden, um den zweiten LM3915-IC zu drücken.

LM3915 Anwendungsschaltungen

Halbwellen-Spitzendetektor

Der beste Weg, ein Wechselstromsignal über den IC LM3915 zu zeigen, besteht darin, es direkt an Pin 5 zu korrigieren, der nicht korrigiert wurde. Da die leuchtende LED die momentane Größe der angelegten Wechselstromwellenform anzeigt, ist es möglich, sowohl Maximal- als auch Durchschnittswerte von Audiosignalen mit derselben Methode zu bestimmen.

Der LM3915 reagiert gut auf positive Halbzyklen, beeinträchtigt jedoch keine Eingangssignale bis zu ± 35 V (oder sogar bis zu ± 100 V, wenn ein 39k-Widerstand in Reihe mit dem Eingangssignal verwendet wird).

Es wird empfohlen, die Schaltung im DOT-Modus zu betreiben und jede LED 30 mA ziehen zu lassen, um eine optimale Helligkeit des Setups zu erzielen.

Zur Erfassung des Mittelwerts des Wechselstroms oder zur Spitzenwerterfassung ist eine Gleichrichtung des Signals erforderlich.

Wenn ein LM3915 mit 10 V Vollausschlag über seinen Spannungsteiler eingerichtet ist, beträgt die Schaltschwelle für die erste LED nur 450 mV. Ein gewöhnlicher Siliziumdiodengleichrichter arbeitet aufgrund der 0,6-V-Diodenschwelle möglicherweise nicht effektiv auf den niedrigeren Pegeln.

Der Halbwellen-Spitzendetektor in der obigen Abbildung verwendet einen PNP-Emitterfolger vor der Diode. Aufgrund der Tatsache, dass die Basis-Emitter-Spannung des Transistors den Diodenversatz im Bereich von etwa 100 mV blockiert, funktioniert das Verfahren bei einzelnen LM3915-Anwendungen mit einem 30-dB-Display gut genug.

Weitere Anwendungsschaltungen

Es gibt tatsächlich eine große Anzahl von Schaltungsanwendungen, die Sie mit dem IC LM3915 erstellen können. Ich habe bereits eine Handvoll davon auf dieser Website besprochen, auf die Sie durch einen Besuch verweisen können HIER ::

Leute, dies war eine kurze Beschreibung, die das Datenblatt und die Pinbelegungsdetails des IC LM3915 erklärte. Wenn Sie weitere Zweifel haben, teilen Sie uns dies bitte über das Kommentarfeld unten mit. Wir werden versuchen, uns frühestens mit Ihnen in Verbindung zu setzen.

Verweise

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

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