一般說明

LM131/LM231/LM331系列電壓頻率比轉換器非常適合用于簡單的低成本電路，用于模數轉換、精確的頻率-電壓轉換、長期集成、線性頻率調制或解調以及許多其他功能。用作電壓-頻率轉換器時的輸出脈沖序列的頻率與施加的輸入電壓。因此，它提供了電壓-頻率轉換技術的所有固有優勢，并且易于應用于所有標準電壓-頻率轉換器應用。此外，LM131A/LM231A/LM331A實現了一個新的高精度的垂直溫度，這只能通過擴展電壓到頻率模塊來實現。另外LM131非常適合在低功率供電電壓的數字系統中使用，并可在微處理器控制的系統中提供低成本的模數轉換版本。而且，從電池供電的電壓到頻率轉換器的頻率可以很容易地通過一個簡單的光隔離器進行傳輸，從而對高共模電平提供隔離。LM131/LM231/LM331采用了一種新的溫度補償帶隙基準電路，在整個工作溫度范圍內提供卓越的精度電源低至4.0V。精密定時器電路在不降低快速響應的情況下具有低偏置電流用于100 kHz電壓-頻率轉換。并且輸出能夠驅動3個TTL負載，或者高電壓輸出高達40V，但可防止短路VCC。

特征

保證線性最大0.01%

提高了現有電壓頻率比的性能

轉換應用程序

分供或單供運行

在單個5V電源上工作

與所有邏輯形式兼容的Y脈沖輸出

優異的溫度穩定性，g50 ppm/§C最大值

低功耗，5V時為15 mW

寬動態范圍，10 kHz滿標度時為100 dB min

頻率

全刻度頻率范圍寬，1 Hz至100 kHz

低成本

絕對最大額定值（注1）

LM131A/LM131 LM231A/LM231 LM331A/LM331

電源電壓40V 40V 40V

輸出對地短路持續持續持續

輸出對VCC短路持續持續持續

輸入電壓b0.2V到aVS b0.2V到aVS b0.2V到aVS TMIN TMAX TMIN TMAX

工作環境溫度范圍b55§C至a125§C b25§C至a85§C 0§C至a70§C

功耗（25°C時的PD）

和熱阻（ijA）

（H包）PD 670 mWijA 150§C/W

（N包裝）PD 1.25W 1.25W

ijA 100§C/W 100§C/W（M包）PD 1.25W

iJA 85§C/W

鉛溫度（焊接，10秒）

雙列直插式包裝（塑料）260§C 260§C 260§C

金屬罐包裝（TO-5）260§C

靜電放電敏感性（注4）

金屬罐包裝（TO-5）2000V

其他包裝500V 500V

電氣特性TAe25§C，除非另有規定（注2）

電氣特性TAe25§C，除非另有規定（注2）（續）

注1：絕對最大額定值表示設備可能發生損壞的極限值。操作時，直流和交流電氣規格不適用超出規定操作條件的裝置。

注2：除非另有說明，否則所有規格均適用于圖3電路，電壓為4.0VsVSs40V。

注3：非線性是指當電路在10 Hz和10 kHz下被調整為零誤差時，fOUT與VIN c（10 kHz/b10 VDC）的偏差，頻率范圍為1赫茲到11千赫。對于定時電容器CT，使用NPO陶瓷、聚四氟乙烯或聚苯乙烯。

注4：人體模型，100 pF通過1.5 kX電阻放電。

典型性能特征

（除非另有說明，所有電氣特性均適用于圖3中的電路。）

典型應用（續）

簡化的操作原理

電壓-頻率轉換器

LM131是一種單片電路，設計用于精度和作為電壓頻率比應用時的多功能操作（V-to-F）轉換器或頻率-電壓（F-V）轉換器。LM131的簡化框圖如所示圖2由開關電流源、輸入端組成比較器和單次定時器。這些街區的運作最好通過通過基本V-F轉換器的工作循環，圖2，包括LM131以及與之相連的各種電阻器和電容器。電壓比較器比較正輸入電壓，針腳7處的V1與針腳6處的電壓Vx。如果V1較大，則比較器將觸發單次定時器。的輸出定時器將同時打開頻率輸出晶體管和周期為te1.1rtct的開關電流源。期間這段時間，電流i會流出開關電流來源并提供固定數量的費用，Qei c t電容器，CL。這通常會給Vx充電，直到更高級別高于V1。在時間段結束時，當前i將關閉，計時器將自動重置?，F在沒有電流從引腳1流出，電容器CL將由RL逐漸放電，直到Vx下降到V1級。然后比較器將觸發定時器開始另一個循環。流入CL的電流正好是IAVE e i c（1.1crct）c f，流出CL的電流正好是Vx/RL j VIN/RL。如果車輛識別號（VIN）翻倍，頻率將加倍，以保持這種平衡。即使是一個簡單的V-F轉換器也能提供一個與輸入電壓精確成比例的頻率在廣泛的頻率范圍內。

圖2。單機簡化框圖電壓-頻率轉換器顯示LM131和外部組件

操作細節，功能塊

圖（圖1a）方框圖顯示了一個提供穩定1.9 VDC輸出的帶隙基準。這個1.9伏直流電調節良好在3.9V到40V的電壓范圍內。它也有一個平坦的，低的溫度系數，通常變化小于（/2%超過100攝氏度的溫度變化。電流泵電路迫使針腳2處的電壓為1.9V，電流ie1.90V/RS。為Rse14k，ie135 mA。精密電流反射器向電流開關提供等于i的電流。電流開關將電流切換至針腳1或接地，具體取決于關于RS觸發器的狀態。定時功能包括一個RS觸發器和一個定時器比較器連接到外部RtCt網絡。什么時候？輸入比較器檢測到針腳7處的電壓高于引腳6，它設置RS觸發器，打開電流開關和輸出驅動晶體管。當電壓在引腳5上升到/3 VCC，定時器比較器導致RS觸發器復位。復位晶體管隨后接通，并且電流開關關閉。但是，如果輸入比較器仍然檢測到針腳7更高當引腳5穿過）/3 VCC時，觸發器不會復位，引腳1處的電流將繼續在其嘗試使針腳6處的電壓高于針腳7。這個條件通常適用于啟動條件或信號輸入處的過載電壓情況。應該是的注意到在這種過載期間，輸出頻率將為0；一旦信號恢復工作范圍內，輸出頻率將恢復。輸出驅動晶體管的作用是用一個導通電阻約為50倍。如果出現過電壓，則輸出電流主動限制在50毫安以下。針腳2處的電壓調節為1.90 VDC，所有值為在10毫安到500毫安之間。它可以用作電壓參考其他部件，但必須注意確保電流不會從其上帶走，否則會降低轉換器的精度。

基本電壓-頻率轉換器的工作原理（圖1）簡單的獨立V-F轉換器如圖1所示包括圖2所示的所有基本電路以及一些元件，以提高性能。在路徑中添加了一個電阻器RINe100 kXg10%至引腳7，使引腳7處的偏置電流（典型的b80 nA）會消除引腳6的偏置電流的影響提供最小頻率偏移。針腳2處的電阻RS由12 kX固定電阻器加上一個5kx（最好是金屬陶瓷）增益調節rheo  stat。此調整的功能是修剪增益LM131的公差，以及Rt、RL和Ct的公差

典型應用（續）

為了達到最佳效果，所有組件都應該是穩定的低溫度系數組件，例如金屬薄膜電阻。電容器應具有低介電吸收；根據所需的溫度特性，NPO最好是陶瓷、聚苯乙烯、聚四氟乙烯或聚丙烯適合。電容器CIN從引腳7加到地上，作為VIN過濾器。0.01 mF到0.1 mF的值在大多數情況下；但是，在需要更好濾波的情況下，可以使用1 mF電容器。當RC時間常數在針腳6和針腳7處匹配，電壓階躍車輛識別號（VIN）將導致四階躍變。如果CIN少很多而不是CL，在VIN處的一個步驟可能會導致fOUT暫時停止。一個47X電阻器，與1 mF CL串聯，以提供滯后效應有助于輸入比較器提供良好的線性度（典型值為0.03%）。精密V-TO-F操作細節轉換器（圖3）在該電路中，采用傳統的運算放大器和反饋電容器進行積分。當積分器的輸出超過標稱閾值時在LM131引腳6處的電平，啟動正時循環。輸入運算放大器求和點的平均電流（針腳2）為i c（1.1 RtCt）c f，與bVIN/林。在這個電路中，LM131的電壓偏移輸入比較器不影響獨立式V-F轉換器轉換器；LM131偏置電流或偏置電流也不會發生變化。相反，偏移電壓和偏移電流運算放大器的大小是唯一的限制信號可精確轉換。因為運算放大器電壓偏移遠低于1毫伏，偏移電流低2毫安，成本低廉，建議使用此電路，以獲得小信號的最佳精度。此電路也會立即響應輸入信號的任何變化（其中獨立電路不）使輸出頻率將準確表示車輛識別號，最快2輸出脈沖間隔可以測量。在精密模式下，由于電流源（引腳1）始終處于接地電位，且電壓不隨VIN或fOUT變化，因此可獲得良好的線性度。（在獨立V-F轉換器，非線性的主要原因是導致i改變的引腳1的輸出阻抗作為VIN的函數）。圖4的電路與圖3相同，但隨著高速運行所需的改變。

1.使用溫度系數較低的穩定部件。參見典型應用部分。

2.對于VSe8V到22V，該電阻可以是5Kx或10Kx，但是對于VSe4.5V到8V，這個電阻必須是10Kx。

3.A1：推薦型號LM108、LM308A、LF411A使用低偏移電壓和低偏移電流運算放大器

圖3標準測試電路及應用電路，精密電壓-頻率轉換器

典型應用（續）

操作細節，頻率-電壓轉換器（圖5和圖6）在這些應用中，鰭部的脈沖輸入有以下區別C-R網絡和引腳6的負向邊導致觸發定時器電路的輸入比較器。就像一個V-to-F轉換器，從引腳1流出的平均電流是平均e i c（1.1 RtCt）c f。在圖5的簡單電路中，這個電流被過濾進去網絡RL e 100 kX和1 mF。漣漪會少一些峰值超過10毫伏，但響應會很慢0.1秒時間常數，0.7秒0.1%準確度。在精密電路中，運算放大器提供緩沖輸出，也可作為2極濾波器。漣漪所有頻率高于1 kHz時，峰值將小于5 mV，響應時間比圖5快得多。但是，對于低于200赫茲的輸入頻率，該電路將波紋比圖5更糟。過濾器工程時間常數，以獲得足夠的響應和足夠小ripple只需要研究一下制造的。本質上，V-to-F轉換器的響應可以很快，但F-to-V反應不能。

1.使用溫度系數較低的穩定部件。參見典型應用部分。

2.對于VSe8V至22V，該電阻可以是5 kX或10 kX，但對于VSe4.5V至8V，必須為10 kX。

3.A1使用低偏置電壓和低偏置電流運算放大器：推薦型號LF411A或LF356。

典型應用（續）

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