LM3915 IC 사용 방법을 이해하는 데 어려움이있는 경우이 기사를 통해이 IC를 사용하여 원하는 적용 가능한 회로를 쉽게 구성 할 수 있습니다. 여기서는 IC LM3915의 데이터 시트, 핀아웃 기능, 주요 전기 사양 및 몇 가지 유용한 애플리케이션 회로에 대해 설명합니다.

일반적인 설명

LM3915는 아날로그 전압 신호를 감지하고 10 개의 출력에서 증분 또는 순차 로직 스위칭을 생성하도록 설계된 모노 리틱 IC입니다.

LED, LCD 또는 진공 디스플레이와 같은 표시 장치를 이러한 출력에 부착하여 다양한 입력 아날로그 신호에 응답하여 해당하는 시각적 표시를 얻을 수 있습니다.

IC에는 출력 LED가 개별적으로 (도트 모드) 시퀀싱할지 막대 그래프 형태로 시퀀스 할지를 지정하기위한 핀아웃이 하나 있습니다.

IC에는 10 개의 출력에 대한 내부 프로그래밍 가능 전류 레귤레이션이 포함되어 있으므로 LED를 저항 제한없이 연결할 수 있습니다.

10 개의 LED를 모두 포함하는 IC 회로는 최저 3V 공급 및 최대 25V를 사용하여 작동 할 수 있습니다.

IC는 적응 가능한 전압 레퍼런스와 정밀한 10 단계 전압 분배기를 갖추고 있습니다. 고 임피던스 입력 버퍼는 0V에서 + 1.5V 이내의 아날로그 전압으로 공급 될 수 있습니다.

또한 입력은 최대 ± 35V 범위의 신호로부터 잘 보호됩니다.

입력 버퍼는 모두 정밀 분할기 네트워크를 참조하는 10 개의 opamp 비교기를 실행합니다. 시스템의 정확도 수준은 일반적으로 1dB 부근입니다.

LM3915의 3dB / 단계 디스플레이는 넓은 동적 범위의 입력 신호를 수신하도록 제작되었습니다. 예를 들어 입력은 오디오 또는 음악 신호, 다양한 광도 또는 진동 전기 형태 일 수 있습니다.

오디오 애플리케이션은 평균 또는 피크 레벨 표시기, 파워 미터 및 RF 신호 강도 미터의 형태 일 수 있습니다.

기존 아날로그 업그레이드 LM3915가있는 VU 미터 기반 LED 막대 그래프는 더 나은 조명 응답, 향상된 시야와 함께 내구성있는 디스플레이를 제공하여 입력 신호의 더 나은 해석을 가능하게합니다.

LM3915는 사용이 매우 간단합니다. 10 개의 LED 외에도 단 하나의 저항으로 1.2V 풀 스케일 편향 측정기를 사용할 수도 있습니다.

또 다른 별도의 저항기는 공급 전압 값에 관계없이 1.2V에서 12V 사이의 전체 범위를 설정합니다. LED의 밝기는 단일 외부 포트로 쉽게 제어 할 수 있습니다.

일반적인 LM3915 회로 구성

다음 이미지는 IC LM3915를 가장 일반적인 또는 기본 기능 모드에서 설정하는 방법을 보여줍니다.

당신이 새로운 애호가이고 필요한 조치를 얻기 위해 IC LM3915 또는 LM3914의 핀아웃을 신속하게 구성하려는 경우 다음 다이어그램을 사용할 수 있습니다. 핀아웃 세부 정보는 아래에 설명되어 있습니다.

pin # 10, pin # 11, pin # 12, pin # 13, pin # 14, pin # 15, pin # 16, pin # 17, pin # 18 및 pin # 1 = 모두 LED 연결 용 출력입니다. LED에는 외부 저항이 필요하지 않지만 LED 공급 라인은 아래쪽에서 손실을 유지하기 위해 5V로 제한되어야합니다.

핀 # 3은 VDD 또는 IC에 대한 양의 전원 입력으로 3V에서 25V 사이의 모든 전원을 사용할 수 있지만 아래쪽에서 LED 손실을 유지하려면 5V를 사용하는 것이 좋습니다.

핀 # 8은 IC의 Vss 또는 접지 (음극) 공급 핀입니다.

핀 # 6과 핀 # 7은 함께 결합되고 1K 저항을 통해 접지선에 종단 될 수 있습니다.

Pin # 5는 10k 프리셋과 커패시터를 통해 위의 다이어그램과 같이 구성해야합니다. 이 사전 설정은 입력 신호의 강도에 따라 풀 스케일 LED 조명 범위를 설정하기 위해 조정할 수 있습니다.

핀 # 9는 연결되지 않은 상태 (개방)로 두거나 + 공급 라인에 연결할 수 있습니다. 연결되지 않은 상태로두면 LED가 실행중인 'DOT'처럼 개별적으로 위 / 아래 순서대로 나타나므로 DOT 모드라고합니다. 핀 # 9가 양극 라인에 연결되면 LED 시퀀스가 위 / 아래로 움직이는 조명 막대와 같이 표시되므로 막대 모드라고합니다.

이 작업이 완료되면 입력 신호를 공급하고 LED의 멋진 움직임을 관찰하는 것입니다. 다양한 입력 신호 또는 음악 진폭

절대 최대 등급

LM3915의 절대 최대 정격은 장치가 처리 할 수있는 최대 전압 및 전류 매개 변수를 나타냅니다.

공급 전압 = 25V
여기에서 별도의 전원을 사용하는 경우 LED의 출력 전원 = 25V (위와 동일)
최대 입력 신호 범위 = +/- 35V
분배기 기준 전압 = -100mV ~ 공급 레벨.
전력 손실 = 1365mW

IC의 내부 레이아웃

다음 다이어그램은 IC의 내부 레이아웃을 보여줍니다. 핀 # 5에서 입력 신호를 처리하기 위해 opam 비교기가 어떻게 배열되는지 볼 수 있습니다. 핀 # 7의 레퍼런스는 래더 형 저항 분배기 네트워크를 통해 opamp 비 반전 입력에 증분 순서로 적용됩니다.

기능 설명

위의 기본 LM3915 블록 다이어그램은 회로 기능에 대한 일반적인 인식을 제공합니다. 높은 입력 임피던스 전압 팔로워 버퍼는 입력 핀 # 5 신호에 응답합니다.

“테슬라 코일이란 무엇이며 어떻게 작동합니까? ”

이 핀아웃은 과전압 및 역 극성 신호로부터 보호됩니다. 그런 다음 버퍼의 신호는 10 개의 비교기 그룹으로 이동합니다.

이 opamp 각각은 저항 분배기 시리즈를 통해 증가하는 기준 레벨로 바이어스됩니다. 위 이미지에서 저항 네트워크는 내부 1.25V 기준 전압과 연결되어 있습니다.

여기에서 입력 신호가 3dB 상승 할 때마다 비교기 레벨의 스위치가 트리거되어 각 LED가 그에 따라 이동하고 순서를 지정하여 신호 응답을 해석합니다.

이 내부 저항 분배기는 외부 저항 분배기 네트워크를 통해 핀 # 5에서 0-2V의 전위로 작동 할 수 있습니다.

내부 전압 레퍼런스

IC LM3915의 기준 전압은 REF OUT (핀 # 7) 및 REF ADJ (핀 # 8)에 걸쳐 작은 1.25V를 구축하도록 가변적으로 설계되었습니다.

기준 전압은 선호도에 따라 변경할 수있는 저항 R1을 통해 구현됩니다. 일정한 공급 DC 전압이 있기 때문에 정전류 I1이 출력 설정 저항 R2를 통해 이동하여 다음과 같은 출력 전압을 활성화 할 수 있습니다.

V_밖= V_REF(1 + R2 / R1) + 나_ADJR2

기준 전압 핀 # 7에서 유입되는 전류는 LED 전류의 양을 결정합니다. 조명이 켜진 각 출력 LED에서 소비 할 수있는이 전류의 약 10 배를 예상 할 수 있습니다.

이 전류는 공급 전압 변동 및 온도 변화에 관계없이 다소 일정합니다. LED 구동 전류를 계산할 때 내부 10 저항 분배기 및 외부 전류 및 전압 설정 분배기에 사용되는 전류를 고려해야합니다.

IC는 실시간 기준 LED 밝기를 변조하거나 입력 전압 변동 및 기타 신호에 응답하는 기능을 제공합니다. 이를 통해 입력 과전압, 경보 등을 생성하기위한 많은 혁신적인 디스플레이 또는 옵션을 포함 할 수 있습니다.

LM3915의 출력은 아래와 같이 모두 내부적으로 전류 제어되는 NPN BJT 버퍼입니다.

내부 피드백 후크는 트랜지스터를 과전류 상황으로부터 제한합니다. LED의 출력 전류는 트랜지스터가 높은 입력 공급으로 포화되지 않을 때까지 출력 전압의 변동에 관계없이 기준 부하 전류의 약 10 배로 고정됩니다.

MODE 핀 # 9 사용 방법

이 핀은 두 가지 기능을 시행하도록 구성됩니다. 다음의 단순화 된 블록 다이어그램을 참조하십시오.

“3상 전원 vs 단상 ”

도트 또는 바 모드 선택

핀 # 9가 + 공급 라인 (또는 -100mV와 공급 레벨 사이)에 연결되면 비교기 C1이이를 감지하고 출력을 막대 그래프 모드로 설정합니다. 이 모드에서 모든 LED는 핀 # 5의 다양한 신호에 응답하여 위 / 아래로 움직이는 조명 '바'처럼 반응합니다.

핀 # 9가 연결되지 않은 경우 출력은 'DOT'모드로 설정됩니다. LED가 한 번에 하나씩 개별적으로 위 / 아래 순서를 지정하여 깜박이는 조명 DOT 또는 점 같은 모양을 생성합니다.

핀 # 9를 구성하는 기본 방법은 도트 모드를 구현하기 위해 열려 있거나 연결되지 않은 상태로 유지하거나 바 모드를 구현하기 위해 V +를 공급하기 위해 연결하는 것입니다.

바 모드 작동에서 핀 # 9는 핀 # 3과 똑바로 연결되어야합니다. LED 체인에 큰 전류를 공급하는 LED + 라인은 핀 # 9와 함께 사용하면 안됩니다. 그래야이 핀에서 큰 IR 강하가 방지됩니다.

하나 이상의 LM3915가 도트 모드에서 캐스케이드 될 때 출력 LED 디스플레이가 올바르게 작동하도록하기 위해, 핀 # 10의 LED가 모 메넷의 첫 번째 LM3915 IC에 대해 차단되도록 내장 된 특수 회로 두 번째 LM3915가 켜집니다.

도트 모드에서 LM3915 IC를 함께 캐스 케이 딩하기위한 설계는 아래에서 확인할 수 있습니다.

입력 신호 전압이 두 번째 LM3915의 임계 값 미만인 상태에서 LED # 11은 꺼진 상태를 유지합니다. 따라서 첫 번째 LM3915의 9 번 핀은 IC가 도트 모드에서 실행되도록하는 효과적인 개방 회로를 경험합니다.

그러나 입력 신호가 LED # 11의 임계 값을 넘어가는 순간 첫 번째 LM3915의 핀 # 9는 VLED보다 낮은 LED의 순방향 전압 (1.5V 이상)과 동일한 수준으로 떨어집니다.

이 상황은 VLED보다 0.6V 낮은 비교기 C2에 의해 즉시 포착됩니다. C2 출력이 낮아 지도록 강제하여 출력 트랜지스터 Q2를 차단 한 다음 LED # 10을 끕니다.

VLED는 핀 # 11에 부착 된 저항기 20k를 통해 감지됩니다. LED # 9에서 리디렉션되는 작은 전류 (100µA 미만)는 LED의 강도에 인식 할 수있는 영향을주지 않습니다. 핀 # 1의 추가 전류 소스는 입력 신호 상승이 LED를 끄기에 충분한 지 여부에 관계없이 LED # 11을 통해 실행되는 최소 100µA를 유지합니다.

즉, 첫 번째 LM3915의 9 번 핀이 충분히 낮게 유지되어 시퀀스의 상위 LED가 켜져있는 동안 LED # 10이 꺼진 상태를 유지합니다.

100µA는 일반적으로 상당한 LED 밝기를 생성하지 않지만 고효율 LED를 사용하고 완전히 어두운 곳에서 충분히 볼 수 있습니다. 이것이 받아 들일 수없는 것처럼 들리면 쉬운 해결 방법은 LED # 11을 10k 저항으로 분로시키는 것입니다.

1V IR 강하는 LED # 10이 꺼진 상태를 유지하는 데 필요한 최소 900mV보다 높지만 LED # 11이 원하지 않는 한계를 넘어서 전도되지 않도록 충분히 작습니다.

가장 어려운 문제는 특히 막대 그래프 모드에서 상당한 LED 전류가 소비 될 때 발생합니다.

접지 핀에서 멀어지는 이러한 전류는 외부 배선 내에서 전압 강하를 일으켜 글리치와 변동을 유발합니다.

신호 포트, 접지 기준 및 저항 체인의 하단에서 핀 # 2에 가장 가까운 단일 공통 터미널로 복귀 케이블을 가져 오는 것이 이상적인 방법이됩니다.

VLED에서 공통 LED 양극으로 확장 된 와이어 연결은 진동을 유발할 수 있습니다. 문제가 얼마나 심각한 지에 따라 0.05µF ~ 2.2µF 디커플링 커패시터를 LED 양극 공통과 핀 # 2 사이에 사용할 수 있습니다.

이것은 발생 된 진동을 줄이는 데 도움이됩니다. LED 양극 공급 라인 배선에 연결할 수없는 경우 핀 # 1에서 핀 # 2까지 동일한 디커플링이 간섭을 제거하는 데 적합하다는 것을 증명합니다.

전력 소모

특히 바 모드에서 전력 손실을 고려해야합니다. 예를 들어, 5V 전원과 20mA 전류로 작동하도록 설정된 모든 LED를 사용하면 IC의 LED 드라이버 섹션이 600mW 이상 소멸 될 것으로 예상 할 수 있습니다.

이와 같은 경우 7.5Ω 저항을 LED 공급 라인과 직렬로 사용할 수 있으며, 이는 손실 레벨을 원래 값의 절반으로 낮추는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 저항의 음극 끝은 핀 # 2가있는 2.2µF 솔리드 탄탈 바이 패스 커패시터로 강화되어야합니다.

LM3915 IC CASCADING

60dB 또는 90dB 동적 범위의 디스플레이 신호를 사용하려면 몇 개의 LM3915 IC를 함께 연결해야 할 수 있습니다.

두 개의 LM3915를 계단식으로 연결하는 간단하고 저렴한 방법은에 표시된대로 두 IC의 기준 전압을 30dB 간격으로 고정하는 것입니다.

전위차계 R1은 첫 번째 LM3915 IC의 풀 스케일 전압을 316mV로 약간 조정하는 데 사용되며 두 번째 IC의 기준은 R4에 의해 10V로 예약됩니다.

이 기술의 단점은 LED # 1의 스위치 ON 임계 값이 14mV에 불과하고 LM3915의 오프셋 전압이 최대 10mV 일 수 있다는 점을 고려할 때 상당한 오류가 발생할 수 있다는 것입니다.

이 방법은 몇 가지 초기 디스플레이 임계 값에서 적절한 정밀도가 필요한 60dB 디스플레이에는 절대 권장되지 않습니다.

아래 그림에 표시된 우수한 기술은 2 개의 LM3915 IC 각각에 대해 기준을 10V로 유지하고 입력 신호를 더 낮은 LM3915로 30dB 증폭시킵니다. 한 쌍의 1 % 저항이 증폭기 이득을 ± 0.2dB로 고정 할 수 있다는 점을 감안할 때 이득 감소가 필요하지 않습니다.

그러나 5mV opamp 오프셋 전압은 첫 번째 LED 스위칭 한계를 약 4dB까지 변경할 수 있으므로 오프셋 트리밍이 필요합니다.

한 번만 조정하면 30dB 게인 단계와 함께 정밀 정류기 두 개에서 오프셋을 무효화하는 데 도움이 될 수 있습니다.

반면에 증폭하는 대신 상당히 높은 진폭의 입력 신호를 하단 LM3915에 바로 공급 한 다음 30dB 감쇠시켜 두 번째 LM3915 IC를 푸시 할 수 있습니다.

LM3915 애플리케이션 회로

반파 피크 감지기

IC LM3915를 통해 AC 신호를 표시하는 가장 좋은 방법은 정류되지 않은 핀 5에 직접 구현하는 것입니다. LED 조명은 적용된 AC 파형의 순간적인 크기를 나타내므로 동일한 방법으로 오디오 신호의 최대 값과 평균값을 모두 결정할 수 있습니다.

LM3915는 특히 양의 반주기에 잘 반응하지만 ± 35V (또는 39k 저항이 입력 신호와 직렬로 사용되는 경우 최대 ± 100V까지)만큼 입력 신호에 영향을주지 않습니다.

“회선 교환과 패킷 교환의 장단점 ”

설정에서 최적의 밝기를 얻으려면 DOT 모드에서 회로를 작동하고 각 LED가 30mA를 끌어 오도록하는 것이 좋습니다.

AC의 평균값을 감지하거나 피크 감지를 위해서는 신호의 정류가 필요합니다.

LM3915가 전압 분배기에서 10V 풀 스케일로 설정되면 첫 번째 LED의 스위칭 임계 값은 450mV에 불과합니다. 일반 실리콘 다이오드 정류기는 0.6V 다이오드 임계 값으로 인해 더 낮은 레벨에서 효과적으로 작동하지 않을 수 있습니다.

위 그림의 반 파장 피크 검출기는 다이오드 앞에 PNP 이미 터 팔로워를 사용합니다. 트랜지스터의베이스 이미 터 전압이 약 100mV 범위의 다이오드 오프셋을 차단한다는 사실 때문에이 방법은 30dB 디스플레이를 사용하는 단일 LM3915 애플리케이션에서 충분히 잘 작동합니다.