LM2917 轉(zhuǎn)速傳感器 IC 中文詳細(xì)手冊(cè)

LM2917 是一款專為頻率到電壓轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)的集成電路 (IC)，常用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)、速度控制和其他頻率信號(hào)處理的應(yīng)用場(chǎng)景。本文將從其主要特點(diǎn)、參數(shù)、工作原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、典型電路應(yīng)用、優(yōu)點(diǎn)與局限性等方面進(jìn)行全面闡述，涵蓋其常見應(yīng)用場(chǎng)景以及實(shí)際設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)。

一、基本簡介

LM2917 是德州儀器（TI）開發(fā)的一款頻率到電壓轉(zhuǎn)換器芯片。其內(nèi)部集成了電壓調(diào)節(jié)器、差動(dòng)放大器、齊納二極管穩(wěn)壓器和開關(guān)式輸出電路，能夠?qū)⑤斎腩l率信號(hào)精確地轉(zhuǎn)換為與其成比例的直流電壓輸出。它廣泛用于機(jī)械和電子設(shè)備的轉(zhuǎn)速測(cè)量，例如汽車速度表、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)、工業(yè)設(shè)備速度控制等。

二、主要特點(diǎn)

1. 線性頻率-電壓轉(zhuǎn)換：LM2917 提供高線性度的頻率-電壓轉(zhuǎn)換功能，適合需要高精度的場(chǎng)合。

2. 寬輸入頻率范圍：輸入頻率范圍從幾個(gè)赫茲到數(shù)百千赫茲，適應(yīng)多種頻率信號(hào)的處理需求。

3. 輸入信號(hào)兼容性：支持低電平和高電平信號(hào)輸入，可用于信號(hào)幅度較小或波形復(fù)雜的環(huán)境。

4. 內(nèi)部電壓調(diào)節(jié)：內(nèi)部集成電壓調(diào)節(jié)器，減少外部電路復(fù)雜性。

5. 可調(diào)節(jié)的輸出電壓范圍：輸出電壓范圍與頻率線性相關(guān)，且通過外部元件可以靈活調(diào)整。

6. 封裝類型多樣：提供 DIP 和 SOIC 封裝，便于不同應(yīng)用場(chǎng)景中的選型和安裝。

三、主要參數(shù)

以下是 LM2917 的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)：

四、內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理

LM2917 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由以下模塊組成：

1. 輸入比較器：將輸入頻率信號(hào)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的方波信號(hào)，用于后續(xù)處理。

2. 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：將輸入脈沖信號(hào)的寬度統(tǒng)一化，以產(chǎn)生恒定幅值和寬度的脈沖信號(hào)。

3. 積分器：通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)的積分，生成一個(gè)與輸入頻率成正比的直流電壓。

4. 輸出放大器：用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載和提供直流輸出信號(hào)，輸出電壓范圍可通過外部元件設(shè)置。

5. 電壓調(diào)節(jié)器：為內(nèi)部電路提供穩(wěn)定的工作電壓，提升系統(tǒng)的抗干擾能力和工作穩(wěn)定性。

工作原理

LM2917 的核心原理是利用積分電路對(duì)輸入脈沖的頻率進(jìn)行線性轉(zhuǎn)換。輸入的頻率信號(hào)經(jīng)過整形后，觸發(fā)內(nèi)部的單穩(wěn)態(tài)電路，產(chǎn)生一個(gè)固定寬度的脈沖信號(hào)。積分器對(duì)這一脈沖信號(hào)進(jìn)行積分，從而得到與頻率成正比的輸出電壓。輸出電壓可以通過調(diào)整積分電路的電阻和電容值來改變靈敏度和線性范圍。

五、典型應(yīng)用電路

以下是 LM2917 在實(shí)際應(yīng)用中的幾個(gè)典型電路設(shè)計(jì)：

1. 汽車轉(zhuǎn)速表

LM2917 是汽車轉(zhuǎn)速表設(shè)計(jì)中的常用芯片。通過從發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)提取的信號(hào)，LM2917 可以將其轉(zhuǎn)換為與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成比例的直流電壓，驅(qū)動(dòng)指針式或數(shù)字式轉(zhuǎn)速表。

典型電路：

• 輸入端接發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火信號(hào)。

• 積分器選擇電容和電阻值以校準(zhǔn)轉(zhuǎn)速范圍。

• 輸出端連接表頭電壓表。

2. 工業(yè)設(shè)備速度監(jiān)測(cè)

在工業(yè)設(shè)備中，LM2917 可用作速度傳感器信號(hào)的解碼器。例如，通過連接到轉(zhuǎn)輪或電機(jī)的霍爾效應(yīng)傳感器，LM2917 將生成反映速度的直流電壓。

3. 頻率測(cè)量儀器

LM2917 還可以用作頻率計(jì)的核心組件，通過轉(zhuǎn)換后的電壓信號(hào)間接反映輸入信號(hào)的頻率。

六、優(yōu)點(diǎn)與局限性

優(yōu)點(diǎn)：

1. 內(nèi)部電路高度集成，設(shè)計(jì)簡單；

2. 提供較高的頻率-電壓轉(zhuǎn)換精度；

3. 輸入信號(hào)處理能力強(qiáng)，兼容多種波形；

4. 輸出靈活可調(diào)，適應(yīng)性強(qiáng)。

局限性：

1. 輸入頻率范圍有限，高于 100kHz 時(shí)線性度下降；

2. 對(duì)輸入信號(hào)質(zhì)量要求較高，噪聲干擾可能影響輸出穩(wěn)定性；

3. 對(duì)低溫環(huán)境適應(yīng)性略顯不足。

七、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

1. 輸入信號(hào)整形：為確保輸入信號(hào)質(zhì)量，可以在 LM2917 的輸入端添加一個(gè) RC 濾波器或施密特觸發(fā)器。

2. 輸出電壓校準(zhǔn)：根據(jù)具體應(yīng)用，合理選擇積分器的 RC 參數(shù)，以獲得線性且穩(wěn)定的輸出。

3. 電源噪聲抑制：在電源輸入端加裝去耦電容，有助于減小電源噪聲對(duì)芯片的影響。

4. 工作環(huán)境溫度：確保 LM2917 工作在推薦的溫度范圍內(nèi)，避免溫度過高或過低對(duì)性能的影響。

5. 封裝選擇：根據(jù)安裝需求選擇合適的封裝類型，DIP 封裝更適合實(shí)驗(yàn)和小批量生產(chǎn)，而 SOIC 更適合高密度 PCB 布局。

八、應(yīng)用領(lǐng)域

1. 汽車電子：LM2917 廣泛用于汽車轉(zhuǎn)速表和速度表設(shè)計(jì)中，尤其適用于各種型號(hào)的內(nèi)燃機(jī)車輛。

2. 工業(yè)自動(dòng)化：它用于監(jiān)控電機(jī)轉(zhuǎn)速、生產(chǎn)線速度以及其他與頻率相關(guān)的信號(hào)。

3. 儀器儀表：包括頻率計(jì)、轉(zhuǎn)速測(cè)試儀等。

4. 家用電器：在洗衣機(jī)、電風(fēng)扇等設(shè)備中，可用作速度或頻率的監(jiān)測(cè)和控制。

九、總結(jié)

LM2917 是一款功能強(qiáng)大的頻率-電壓轉(zhuǎn)換芯片，其高精度和靈活性使其在汽車、工業(yè)和家用領(lǐng)域中表現(xiàn)卓越。通過合理的電路設(shè)計(jì)和調(diào)試，可以充分發(fā)揮其性能，滿足多樣化的頻率信號(hào)處理需求。然而，在使用過程中需要注意輸入信號(hào)的質(zhì)量和電路的抗干擾能力，以確保輸出的穩(wěn)定性和線性度。

通過這篇文章的詳細(xì)介紹，相信您對(duì) LM2917 的功能、參數(shù)、工作原理以及應(yīng)用場(chǎng)景有了全面的了解。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，充分利用其特性，將能極大地提升電子系統(tǒng)的性能和可靠性。