LM2917 概述

LM2917 是一種線性電壓頻率轉換器，通常用于將輸入的頻率信號轉換為對應的模擬電壓輸出。該芯片廣泛應用于需要頻率信號與電壓信號之間相互轉換的場合，例如汽車轉速表、速度測量、流量控制、振動分析和頻率計等。LM2917 芯片不僅可以轉換信號頻率，還可以過濾輸入信號的雜波、增強信號的穩(wěn)定性，因此被廣泛應用于工業(yè)和汽車電子領域。

LM2917 采用單片集成電路封裝，具有高精度、低功耗和設計簡單的特點。該芯片提供兩個版本：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，適用于不同的應用需求。常見型號包括：

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

2. LM2917N-14：14 引腳版本，提供了更多的功能接口，可用于更復雜的應用。

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

主要技術參數(shù)

LM2917 的主要技術參數(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輸入場合。

4. 轉換增益：可通過外部電阻和電容配置，便于用戶定制設計。

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

這些參數(shù)使得 LM2917 可以靈活地適應不同的輸入信號和輸出需求。通過調整外部元件，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特性。

工作原理

LM2917 的工作原理基于輸入信號的頻率轉換。輸入的頻率信號經(jīng)過內部的零交叉檢測電路，轉換成一個脈沖序列。該脈沖信號經(jīng)過電流源電路的處理，產(chǎn)生一個與輸入頻率成正比的電流。電流再通過一個積分電容，轉化為對應的輸出電壓。因此，LM2917 可以將輸入頻率信號轉換為穩(wěn)定的模擬電壓。

零交叉檢測器

零交叉檢測器的作用是檢測輸入信號的頻率。輸入信號經(jīng)過零交叉檢測后，會產(chǎn)生一個與輸入頻率一致的脈沖信號。這種脈沖信號的占空比穩(wěn)定且與輸入頻率成正比，便于后續(xù)電路的處理。

電流源

脈沖信號輸入電流源電路后，電流源會生成與輸入頻率成正比的電流。這個電流的大小可以通過外部電阻和電容進行調整。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轉換為電壓信號。積分器包含一個積分電容，其作用是對電流進行時間上的積累。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穩(wěn)定地轉換成對應的輸出電壓。

特點和優(yōu)勢

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

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. 設計靈活：可通過外部電阻和電容調整轉換增益，滿足不同頻率和電壓范圍的需求。

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

5. 適用溫度范圍廣：工作溫度范圍廣，能夠在嚴酷環(huán)境中可靠運行，適合應用在需要高穩(wěn)定性和高可靠性的場合。

主要應用領域

1. 汽車轉速表：LM2917 能夠將發(fā)動機的點火信號頻率轉換為對應的電壓，用于驅動轉速表顯示發(fā)動機轉速。

2. 速度測量：在測速設備中，LM2917 可將傳感器輸出的脈沖頻率轉化為對應的電壓，從而實現(xiàn)車速的精確測量。

3. 流量計：在液體流量或氣體流量計中，傳感器輸出的頻率信號通過 LM2917 轉換成電壓信號，用于流量的精確控制和測量。

4. 頻率計：在某些測試和檢測設備中，可利用 LM2917 將被測頻率轉換成電壓，通過 ADC 轉換器數(shù)字化顯示。

5. 振動分析：用于檢測機械設備的振動頻率，通過 LM2917 轉換成電壓信號，以判斷設備的運行狀態(tài)和故障。

使用注意事項

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

2. 電源電壓的選擇：應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：積分電容的選擇對輸出電壓的線性度和響應時間有很大影響。選擇適當?shù)姆e分電容可以保證輸出信號的平穩(wěn)性。

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

設計實例

以下是一個基于 LM2917 的簡單頻率到電壓轉換電路實例。

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轉換為輸出電壓。

• R1 和 C1：用于設定電流源的增益。

• 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。

輸入信號接入 LM2917 的零交叉檢測器，經(jīng)過內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。

參數(shù)設置

根據(jù)設計需求，選擇合適的 R1 和 C1 值。例如，在 10kHz 的輸入頻率范圍內，可選擇 R1=10kΩ 和 C1=0.1μF。C2 的選擇則應根據(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 的對比

LM2917 和 LM2907 都是 National Semiconductor（現(xiàn)屬于 Texas Instruments）推出的頻率到電壓轉換芯片，兩者在工作原理和內部電路上非常相似，但 LM2917 的工作電壓范圍更廣，適合于更多的應用場合。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 的設計更加優(yōu)化，適合需要高精度和高線性的應用場合，而 LM2907 則適用于一些對輸出精度要求不高的場合。

總結

LM2917 是一種結構簡單、功能強大的頻率到電壓轉換芯片，適用于各種頻率信號到電壓信號轉換的應用場合。通過外部元件的配置，LM2917 可以提供廣泛的頻率響應和轉換增益范圍。該芯片不僅可以應用于汽車電子設備，還可以用于工業(yè)自動化、測試測量和環(huán)境監(jiān)測等領域。