1. 概述   



LM2917為單片集成頻率－電壓轉換器，晶元中包含了一個高增益的運算放大器/比較器，當輸入頻率達到或超過某一給定值時，輸出可用於驅動開關、指示燈或其它負載。內含的轉速計使用充電泵技術，對低紋波具有頻率倍增功能。另外LM2917還帶有完全的輸入保護電路。在零頻率輸入時，LM2917的輸出邏輯擺幅為零。



1.1 主要特點  



LM2917具有以下特點：  



進行頻率倍增時只需使用一個RC網路；   

晶元上具有齊納二極體調整電路，能夠進行準確的頻率－電壓(電流)轉換；   

以地為參考的轉速計輸入可直接與可變磁阻拾音器介面；   

運算放大器/比較器採用浮動晶體管輸出；   

50mA輸出陷流或驅動能力，可驅動開關、螺線管、測量計、發光二極體等；   

對低紋波有頻率倍增功能；   

轉速計具有滯后、差分輸入或以地為參考的單端輸入；   

線性度典型值為±0.3％；   



以地為參考的轉速計具有完全的保護電路，不會受高於VCC值或低於地參考輸入的損傷。  



1.2 應用領域



LM2917可應用於以下領域：

 

• 
  

  超速/低速檢測；

  
  


• 
  

  頻率電壓轉換(轉速計)；

  
  


• 
  

  測速表；

  
  


• 
  

  手持式轉速計；

  
  


• 
  

  速度監測器；

  
  


• 
  

  巡迴控制；

  
  


• 
  

  車門鎖定控制；

  
  


• 
  

  離合控制；

  
  


• 
  

  喇叭控制；

  
  


• 
  

  觸摸或聲音開關。

  
  

1.3 電性能參數



LM2917的主要電性能參數如表1所列。

2. 工作原理







圖1所示為LM2917的原理框圖，各引腳功能如下：

 

• 
  

  1腳和11腳為運算放大器/比較器的輸入端；

  
  


• 
  

  2腳接充電泵的定時電容；

  
  


• 
  

  3腳連接充電泵的輸出電阻和積分電容；

  
  


• 
  

  4腳和10腳為運算放大器的輸入端；

  
  


• 
  

  5腳為輸出，取自輸出晶體管的發射極；

  
  


• 
  

  6，7，13，14腳未用； 8腳為輸出晶體管的集電極，一般接電源；

  
  


• 
  

  9腳為正電源端；

  
  


• 
  

  12腳為負電源端，一般接地。

  
  

運算放大器/比較器完全與轉速計兼容，以一個浮動的晶體管作為輸出端，具有強的輸出驅動能力，能夠以50mA電流驅動以地為參考或以電源為參考的負載。輸出晶體管的集電極電位可高於VCC，允許的最大電壓VCE為28V。



電路中使用差分輸入端，用戶自己能夠設定輸入轉換電平，而且滯后也在設定的電平左右，因而能夠獲得良好的雜訊抑制。當然為了使輸入在高於地電壓時具有共模電壓，沒有使用輸入保護電路，但輸入端電壓電平不能超出電源電壓範圍。特別值得注意的是，在輸入端未接串聯保護電阻的情況下，輸入端的電平不能低於地電平。







在充電泵把從輸入級來的頻率轉換為直流電壓時，此變換需外接定時電容C1和輸出電阻R1以及積分電容或濾波電容C2，當輸入級的輸出改變狀態時(這種情況可能發生在由於輸入端上有合適的過零電壓或差分輸入電壓時)，定時電容在電壓差為VCC/2的兩電壓值之間被線性地充電或放電，在輸入頻率信號的半周期中，定時電容上的電荷變化量為C1VCC/2，泵入電容中的平均電流或流出電容中的平均電流為：



△Q/T=iC(AVG)=fINC1VCC



輸出電路把這一電流準確地送到負載電阻(輸出電阻)R1中，R1電阻的另一端接地，這樣脈衝式的電流被濾波電容積分，得到輸出電壓：



VO=VCCfINC1R1K



其中K為增益常數。



而電容C2的值取決於紋波電壓的大小和實際應用中需要的響應時間。



3. 典型應用電路



在應用中一個值得注意的問題是如何選擇電阻R1和電容C1。





為了獲得最佳性能，必須仔細選擇合適的電阻R1和電容C1。定時電容還為充電泵提供內部補償，為了使器件取得準確的轉換結果，其值應大於500pF，太小的電容值會在R1上產生誤差電流，特別是在低溫應用時更是如此。器件的引腳3的輸出電流是內部固定的，因此VO/R1值必須小於或等於此固定值。如果R1太大，它將會影響引腳3的輸出阻抗，器件進行頻率－電壓轉換的線性度將會變差.此外還要考慮輸出紋波電壓,以及R1對C2值的影響。引腳3的紋波VRIPPLE可用下式計算：



VRIPPLE=VCCC1[1－(VCCfINC1/I2)]/2C2



R1的選擇與紋波無關。但是響應時間，即輸出VOUT穩定在一個新值上需要的時間會隨著C2值的增加而增加，因此必須在紋波、響應時間和線性度之間仔細地進行折衷選擇。器件所允許的輸入信號的最大頻率由VCC、C1和I2決定。



LM2917很適合那些要求輸出電壓或電流與電源電壓變化無關的應用，因為它內部使用齊納二極體調整的輸出端。但需在電源端串接一電阻，電阻值必須合理選取，晶元內的轉速計電流和運算放大電路的工作電流至少需要3mA。在低電壓應用中，必須保證電阻中的電流大於3mA，以使得齊納二極體電壓調整能夠正常。例如，當電源電壓從9V變化到16V時，串接470Ω的電阻能夠使齊納二極體電壓變化減小到160mV。