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电压-频率变换器LM331
LM331是美国NS公司生产的性能价格比较高的集成芯片。LM331可用作精密的频率电压(F/V)转换器、A/D转换器、线性频率调制解调、长时间积分器以及其他相关的器件。LM331为双列直插式8脚芯片，其引脚如图3所示。
LM331内部有(1)输入比较电路、(2)定时比较电路、(3)R-S触发电路、(4)复零晶体管、(5)输出驱动管、(6)能隙基准电路、(7)精密电流源电路、(8)电流开关、(9)输出保护点路等部分。输出管采用集电极开路形式，因此可以通过选择逻辑电流和外接电阻，灵活改变输出脉冲的逻辑电平，从而适应TTL、DTL和CMOS等不同的逻辑电路。此外，LM331可采用单/双电源供电，电压范围为4,40V，输出也高达40V。 引脚1(PIN1)为电流源输出端，在f(PIN3)输出逻辑低电平时，电流源，输出对电容,充电。 ,,,引脚2(PIN2)为增益调整，改变,的值可调节电路转换增益的大小。,
引脚3(PIN3)为频率输出端，为逻辑低电平，脉冲宽度由,和,决定。 tt 引脚4(PIN4)为电源地。
引脚5(PIN5)为定时比较器正相输入端。
引脚6(PIN6)为输入比较器反相输入端。 引脚7(PIN7)为输入比较器正相输入端。 引脚8(PIN8)为电源正端。 LM331频率电压转换器
V/F变换和F/V变换采用集成块LM331，LM331是美国NS公司生产的性能价格比较高的集成芯片，可用作精密频率电压转换器用。LM331采用了新的温度补偿能隙基准电路，在整个工作温度范围内和低到4.0V电源电压下都有极高的精度。同时它动态范围宽，可达100dB;线性度好，最大非线性失真小于0.01,，工作频率低到0.1Hz时尚有较好的线性;变换精度高，数字分辨率可达12位;外接电路简单，只需接入几个外部元件就可方便构成V/F或F/V等变换电路，并且容易保证转换精度。
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图2是由LM331组成的电压频率变换电路，LM331内部由输入比较器、定时比较器、R,S触发器、输出驱动、复零晶体管、能隙基准电路和电流开关等部分组成。输出驱动管采用集电极开路形式，因而可以通过选择逻辑电流和外接电阻，灵活改变输出脉冲的逻辑电平，以适配TTL、DTL和CMOS等不同的逻辑电路。 当输入端Vi，输入一正电压时，输入比较器输出高电平，使R,S触发器置位，输出高
电平，输出驱动管导通，输出端f0为逻辑低电平，同时电源Vcc也通过电阻R2对电容C2充电。当电容C2两端充电电压大于Vcc的2/3时，定时比较器输出一高电平，使R,S触发器复位，输出低电平，输出驱动管截止，输出端f0为逻辑高电平，同时，复零晶体管导通，电容C2通过复零晶体管迅速放电;电子开关使电容C3对电阻R3放电。当电容C3放电电压等于输入电压Vi时，输入比较器再次输出高电平，使R,S触发器置位，如此反复循环，构成自激振荡。输出脉冲频率f0与输入电压Vi成正比，从而实现了电压,频率变换。其输入电压和输出频率的关系为:fo=(Vin×R4)/(2.09×R3×R2×C2) 由式知电阻R2、R3、R4、和C2直接影响转换结果f0，因此对元件的精度要有一定的要求，可根据转换精度适当选择。电阻R1和电容C1组成低通滤波器，可减少输入电压中的干扰脉冲，有利于提高转换精度。
同样，由LM331也可构成频率,电压转换电路。 LM331压频变换器的原理及应用
摘要:介绍了集成电路LM331的结构和特点，分析了V/F和F/V电路的工作原理。同时也给出了一些应用的例子。
关键词:电压,频率变换; 频率,电压变换; LM331 1. 概述 2
LM331是美国NS公司生产的性能价格比较高的集成芯片，可用作精密频率电压转换器、A/D转换器、线性频率调制解调、长时间积分器及其他相关器件。LM331采用了新的温度补偿能隙基准电路，在整个工作温度范围内和低到4.0V电源电压下都有极高的精度。LM331的动态范围宽，可达100dB;线性度好，最大非线性失真小于0.01,，工作频率低到0.1Hz时尚有较好的线性;变换精度高，数字分辨率可达12位;外接电路简单，只需接入几个外部元件就可方便构成V/F或F/V等变换电路，并且容易保证转换精度。
LM331的内部电路组成如图1所示。由输入比较器、定时 比较器、R,S触发器、输出驱动管、复零晶体管、能隙基准电 路、精密电流源电路、电流开关、输出保护管等部分组成。输 出驱动管采用集电极开路形式，因而可以通过选择逻辑电流和 外接电阻，灵活改变输出脉冲的逻辑电平，以适配TTL、DTL和 CMOS等不同的逻辑电路。LM331可采用双电源或单电源供电， 可工作在4.0,40V之间，输出可高达40V，而且可以防止Vcc短路。 2. 工作原理
2.1 电压—频率变换器
图2是由LM331组成的电压椘德时浠坏缏贰,饨拥缱鑂t、C和定时比较器、复零晶体管、R,S触发器等构成单t稳定时电路。当输入端Vi，输入一正电压时，输入比较器输出高电平，使R,S触发器置位，Q输出高电平，输出驱动
管导通，输出端f为逻辑低电平，同时，电流开关打向右边，电流源I对电容C充电。此时由于复零晶体管截止，电0RL源Vcc也通过电阻R对电容C充电。当电容C两端充电电压大于Vcc的2/3时，定时比较器输ttt
出一高电平，使R,S触发器复位，Q输出低电平，输出驱动管截止，输出端f为逻辑高电平，0同时，复零晶体管导通，电容C通过复零晶体管迅速放电;电流开关打向左边，电容C对电阻tlR放电。当电容C放电电压等于输入电压Vi时，输入比较器再次输出高电平，使R,S触发器LL
置位，如此反复循环，构成自激振荡。图3画出了电容C、C充放电和输出脉冲f的波形。设电容C的充电时间为t，tl0L1
放电时间为t，则根据电容C上电荷平衡的原理，我们有: 2L (I,V/R)t=tV/R RLL12LL 从上式可得: 3
f0=1/(t，t)=V/(RIt) 12LLR1
实际上，该电路的VL在很少的范围内(大约10mV)波动，因此，可认为V=V，故上式可以表示为: Lt
f==V/(RIt) 0tLR1
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