LM2917 概述

LM2917 是一種線性電壓頻率轉(zhuǎn)換器，通常用于將輸入的頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的模擬電壓輸出。該芯片廣泛應(yīng)用于需要頻率信號(hào)與電壓信號(hào)之間相互轉(zhuǎn)換的場(chǎng)合，例如汽車轉(zhuǎn)速表、速度測(cè)量、流量控制、振動(dòng)分析和頻率計(jì)等。LM2917 芯片不僅可以轉(zhuǎn)換信號(hào)頻率，還可以過濾輸入信號(hào)的雜波、增強(qiáng)信號(hào)的穩(wěn)定性，因此被廣泛應(yīng)用于工業(yè)和汽車電子領(lǐng)域。

LM2917 采用單片集成電路封裝，具有高精度、低功耗和設(shè)計(jì)簡單的特點(diǎn)。該芯片提供兩個(gè)版本：LM2917 和 LM2907，二者在工作電壓和輸出特性方面略有不同。其中，LM2917 提供了較寬的工作電壓范圍和更好的電壓輸出性能。

常見型號(hào)和封裝

LM2917 系列芯片常見的封裝類型為 DIP 和 SOIC，適用于不同的應(yīng)用需求。常見型號(hào)包括：

1. LM2917N-8：8 引腳版本，主要應(yīng)用于簡單的頻率到電壓轉(zhuǎn)換電路。

2. LM2917N-14：14 引腳版本，提供了更多的功能接口，可用于更復(fù)雜的應(yīng)用。

芯片的不同引腳數(shù)量可以滿足不同應(yīng)用中的設(shè)計(jì)需求。例如，14 引腳版本提供了額外的電壓基準(zhǔn)輸出，用于需要穩(wěn)定參考電壓的應(yīng)用場(chǎng)合。封裝上，DIP 封裝便于實(shí)驗(yàn)和開發(fā)，而 SOIC 封裝則適合批量生產(chǎn)和表面貼裝。

主要技術(shù)參數(shù)

LM2917 的主要技術(shù)參數(shù)如下：

1. 輸入電壓范圍：通常為 6V 至 28V，適用于大多數(shù)汽車和工業(yè)應(yīng)用。

2. 工作溫度范圍：-40°C 至 +85°C，使其能夠在惡劣的環(huán)境中工作。

3. 輸入頻率范圍：0Hz 到 10kHz，適用于頻率較低的信號(hào)輸入場(chǎng)合。

4. 轉(zhuǎn)換增益：可通過外部電阻和電容配置，便于用戶定制設(shè)計(jì)。

5. 輸出電壓范圍：0V 到工作電源電壓的 90%，即芯片在不使用負(fù)電源時(shí)可以達(dá)到近電源電壓的輸出。

這些參數(shù)使得 LM2917 可以靈活地適應(yīng)不同的輸入信號(hào)和輸出需求。通過調(diào)整外部元件，可以在不同的工作電壓和輸入頻率下獲得所需的輸出電壓范圍和頻率響應(yīng)特性。

工作原理

LM2917 的工作原理基于輸入信號(hào)的頻率轉(zhuǎn)換。輸入的頻率信號(hào)經(jīng)過內(nèi)部的零交叉檢測(cè)電路，轉(zhuǎn)換成一個(gè)脈沖序列。該脈沖信號(hào)經(jīng)過電流源電路的處理，產(chǎn)生一個(gè)與輸入頻率成正比的電流。電流再通過一個(gè)積分電容，轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的輸出電壓。因此，LM2917 可以將輸入頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的模擬電壓。

零交叉檢測(cè)器

零交叉檢測(cè)器的作用是檢測(cè)輸入信號(hào)的頻率。輸入信號(hào)經(jīng)過零交叉檢測(cè)后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與輸入頻率一致的脈沖信號(hào)。這種脈沖信號(hào)的占空比穩(wěn)定且與輸入頻率成正比，便于后續(xù)電路的處理。

電流源

脈沖信號(hào)輸入電流源電路后，電流源會(huì)生成與輸入頻率成正比的電流。這個(gè)電流的大小可以通過外部電阻和電容進(jìn)行調(diào)整。電流源的輸出電流通過外部積分電容積累電荷，使輸出電壓的變化速度與輸入頻率保持一致。

積分器

積分器的主要功能是將輸入頻率的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。積分器包含一個(gè)積分電容，其作用是對(duì)電流進(jìn)行時(shí)間上的積累。由于積分電容上的電荷量與電流成正比，因此輸出電壓會(huì)隨著輸入頻率的增大而增大。這樣，芯片就可以將輸入的頻率信號(hào)穩(wěn)定地轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的輸出電壓。

特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

1. 線性度高：LM2917 的輸出電壓與輸入頻率成線性關(guān)系，可以獲得較高的線性轉(zhuǎn)換效果。

2. 寬輸入電壓范圍：支持 6V 至 28V 的輸入電壓，適用于大多數(shù)工業(yè)和汽車電子電源系統(tǒng)。

3. 設(shè)計(jì)靈活：可通過外部電阻和電容調(diào)整轉(zhuǎn)換增益，滿足不同頻率和電壓范圍的需求。

4. 抗干擾能力強(qiáng)：內(nèi)部的零交叉檢測(cè)電路可以有效消除輸入信號(hào)的干擾，保證輸出的穩(wěn)定性。

5. 適用溫度范圍廣：工作溫度范圍廣，能夠在嚴(yán)酷環(huán)境中可靠運(yùn)行，適合應(yīng)用在需要高穩(wěn)定性和高可靠性的場(chǎng)合。

主要應(yīng)用領(lǐng)域

1. 汽車轉(zhuǎn)速表：LM2917 能夠?qū)l(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火信號(hào)頻率轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電壓，用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速表顯示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。

2. 速度測(cè)量：在測(cè)速設(shè)備中，LM2917 可將傳感器輸出的脈沖頻率轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的電壓，從而實(shí)現(xiàn)車速的精確測(cè)量。

3. 流量計(jì)：在液體流量或氣體流量計(jì)中，傳感器輸出的頻率信號(hào)通過 LM2917 轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，用于流量的精確控制和測(cè)量。

4. 頻率計(jì)：在某些測(cè)試和檢測(cè)設(shè)備中，可利用 LM2917 將被測(cè)頻率轉(zhuǎn)換成電壓，通過 ADC 轉(zhuǎn)換器數(shù)字化顯示。

5. 振動(dòng)分析：用于檢測(cè)機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)頻率，通過 LM2917 轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，以判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和故障。

使用注意事項(xiàng)

1. 輸入信號(hào)的幅度：LM2917 的輸入信號(hào)需要具備一定的幅度，過小的輸入信號(hào)可能無法有效觸發(fā)零交叉檢測(cè)器。

2. 電源電壓的選擇：應(yīng)選擇合適的電源電壓，以保證輸出電壓的范圍符合需求，過高的電源電壓可能損壞芯片。

3. 電容的選擇：積分電容的選擇對(duì)輸出電壓的線性度和響應(yīng)時(shí)間有很大影響。選擇適當(dāng)?shù)姆e分電容可以保證輸出信號(hào)的平穩(wěn)性。

4. 抗干擾處理：在高噪聲環(huán)境下，可以對(duì)輸入端進(jìn)行適當(dāng)?shù)臑V波處理，以避免輸入信號(hào)的波動(dòng)影響輸出的穩(wěn)定性。

設(shè)計(jì)實(shí)例

以下是一個(gè)基于 LM2917 的簡單頻率到電壓轉(zhuǎn)換電路實(shí)例。

電路原理圖

電路包含以下主要元件：

• LM2917 芯片：用于將輸入頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換為輸出電壓。

• R1 和 C1：用于設(shè)定電流源的增益。

• C2：積分電容，用于平滑輸出電壓。

• 電源 VCC：提供芯片的工作電壓。

輸入信號(hào)接入 LM2917 的零交叉檢測(cè)器，經(jīng)過內(nèi)部電路處理后在輸出端產(chǎn)生與輸入頻率成正比的電壓信號(hào)。

參數(shù)設(shè)置

根據(jù)設(shè)計(jì)需求，選擇合適的 R1 和 C1 值。例如，在 10kHz 的輸入頻率范圍內(nèi)，可選擇 R1=10kΩ 和 C1=0.1μF。C2 的選擇則應(yīng)根據(jù)輸出的平穩(wěn)性要求，一般選用 1μF 到 10μF 的電解電容。

LM2917 與 LM2907 的對(duì)比

LM2917 和 LM2907 都是 National Semiconductor（現(xiàn)屬于 Texas Instruments）推出的頻率到電壓轉(zhuǎn)換芯片，兩者在工作原理和內(nèi)部電路上非常相似，但 LM2917 的工作電壓范圍更廣，適合于更多的應(yīng)用場(chǎng)合。此外，LM2917 在低電壓情況下的線性度和穩(wěn)定性表現(xiàn)更佳。LM2917 的設(shè)計(jì)更加優(yōu)化，適合需要高精度和高線性的應(yīng)用場(chǎng)合，而 LM2907 則適用于一些對(duì)輸出精度要求不高的場(chǎng)合。

總結(jié)

LM2917 是一種結(jié)構(gòu)簡單、功能強(qiáng)大的頻率到電壓轉(zhuǎn)換芯片，適用于各種頻率信號(hào)到電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換的應(yīng)用場(chǎng)合。通過外部元件的配置，LM2917 可以提供廣泛的頻率響應(yīng)和轉(zhuǎn)換增益范圍。該芯片不僅可以應(yīng)用于汽車電子設(shè)備，還可以用于工業(yè)自動(dòng)化、測(cè)試測(cè)量和環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。