Si vous avez des difficultés à comprendre comment utiliser un CI LM3915, cet article vous aidera à construire facilement tout circuit applicable souhaité à l'aide de ce CI. Ici, nous allons discuter de la fiche technique de l'IC LM3915, de ses fonctions de brochage, de ses principales spécifications électriques, ainsi que de quelques circuits d'application utiles.
Description générale
Le LM3915 est un circuit intégré monolytthique conçu pour détecter les signaux de tension analogiques et produire une commutation logique incrémentielle ou séquentielle sur ses 10 sorties.
Des dispositifs indicateurs tels que des LED, des écrans LCD ou des écrans à vide peuvent être connectés à ces sorties pour obtenir une indication visuelle correspondante en réponse aux variations du signal analogique d'entrée.
Le circuit intégré a un brochage pour désigner si les LED de sortie seront séquencées individuellement (mode point) ou sous la forme d'un graphique à barres.
La LED peut être connectée sans limiter les résistances puisque le circuit intégré comprend une régulation de courant programmable interne pour les 10 sorties.
Le circuit IC comprenant les 10 LED peut être utilisé avec une alimentation aussi basse que 3V et jusqu'à 25V.
Le CI dispose d'une référence de tension adaptable et d'un diviseur de tension précis à 10 étapes. Le tampon d'entrée à haute impédance peut être alimenté par des tensions analogiques de 0V à + 1,5V près.
De plus, les entrées sont bien protégées contre les signaux jusqu'à ± 35V.
Le tampon d'entrée exécute 10 comparateurs opamp qui sont tous référencés au réseau de diviseurs de précision. Le niveau de précision du système est normalement voisin de 1 dB.
L’affichage 3 dB / pas du LM3915 est conçu pour accepter les signaux d’entrée avec une large plage dynamique. Par exemple, l'entrée peut être sous la forme d'un signal audio ou musical, d'une intensité lumineuse variable ou d'une électricité vibratoire.
Les applications audio peuvent prendre la forme d'indicateurs de niveau moyen ou de crête, de compteurs de puissance et de compteurs de puissance de signal RF.
Mise à niveau de l'analogique traditionnel Vu-mètres avec un LM3915 Le graphique à barres basé sur LED donne une meilleure réponse éclairée, un affichage durable avec un champ de vision amélioré permettant une meilleure interprétation du signal d'entrée.
Le LM3915 est très simple à utiliser. En plus des dix LED, vous pouvez même utiliser un mesureur de déviation pleine échelle de 1,2 V avec une seule résistance.
Une autre résistance séparée définit la plage pleine échelle entre 1,2 V et 12 V, quelle que soit la valeur de la tension d'alimentation. La luminosité de la LED est facilement contrôlable avec un seul pot externe.
Configuration de circuit LM3915 typique
L'image suivante montre comment l'IC LM3915 peut être configuré dans son mode de fonctionnement le plus typique ou de base.
Si vous êtes un nouveau amateur et que vous souhaitez configurer rapidement les brochages des IC LM3915 ou LM3914 pour obtenir les actions requises, alors le schéma suivant peut être utilisé. Les détails du brochage sont expliqués ci-dessous:
pin # 10, pin # 11, pin # 12, pin # 13, pin # 14, pin # 15, pin # 16, pin # 17, pin # 18 et pin # 1 = Toutes sont des sorties pour la connexion LED. Les LED n'ont pas besoin d'une résistance externe, mais de préférence la ligne d'alimentation des LED doit être limitée à 5V pour maintenir la dissipation sur le côté inférieur.
La broche n ° 3 est le VDD ou l'entrée d'alimentation positive pour l'IC, qui peut prendre n'importe quelle alimentation entre 3V et 25V, mais je recommande d'utiliser 5V pour maintenir la dissipation de la LED sur le côté inférieur.
La broche n ° 8 est la broche d'alimentation Vss ou de masse (négative) du circuit intégré.
La broche n ° 6 et la broche n ° 7 peuvent être reliées ensemble et terminées à la ligne de terre via une résistance 1K.
La broche n ° 5 doit être configurée comme indiqué dans le schéma ci-dessus via un préréglage 10k et un condensateur. Ce préréglage peut être ajusté pour régler la plage d'éclairage LED à pleine échelle en fonction de la force du signal d'entrée.
La broche n ° 9 peut être laissée non connectée (ouverte) ou connectée à la ligne d'alimentation +. Lorsqu'elles ne sont pas connectées, la séquence des LED haut / bas apparaissant individuellement comme un 'DOT' en cours d'exécution et donc appelée le mode DOT. Lorsque la broche n ° 9 est connectée à la ligne positive, la séquence de LED ressemble à une barre lumineuse mobile haut / bas, donc appelée le mode barre.
Une fois que cela est fait, il s'agit simplement d'alimenter le signal d'entrée et de regarder le merveilleux mouvement des LED selon le variation du signal d'entrée ou des amplitudes musicales
Notes maximales absolues
La valeur nominale maximale absolue de LM3915 indique les paramètres de tension et de courant maximum que l'appareil est autorisé à gérer.
- Tension d'alimentation = 25 V
- Alimentation de sortie sur les LED si vous utilisez une alimentation séparée ici = 25 V (comme ci-dessus)
- Plage de signal d'entrée maximale = +/- 35 V
- Tension de référence du diviseur = -100mV au niveau d'alimentation.
- Dissipation de puissance = 1365 mW
Disposition interne du CI
Le schéma suivant montre la disposition interne du CI. Nous pouvons voir comment les comparateurs opam sont disposés pour traiter le signal d'entrée à la broche n ° 5. La référence à la broche n ° 7 appliquée dans un ordre incrémentiel aux entrées non inverseuses de l'amplificateur opérationnel via un réseau de diviseurs de résistances de type échelle.
mode d'emploi
Le schéma de principe LM3915 ci-dessus fournit la perception générale du fonctionnement du circuit. Un tampon de suiveur de tension à impédance d'entrée élevée répond aux signaux de la broche d'entrée n ° 5.
Ce brochage est protégé contre les surtensions et les signaux de polarité inversée. Le signal du tampon va alors à un groupe de 10 comparateurs.
Chacun de ces amplificateurs opérationnels est polarisé à des niveaux de référence incrémentiels via la série de diviseurs de résistances. Dans l'image ci-dessus, le réseau de résistances est lié à la tension de référence interne de 1,25 V.
Ici, pour chaque augmentation de 3 dB du signal d'entrée, un commutateur au niveau du comparateur est déclenché, amenant la LED respective à se déplacer et à séquencer en conséquence, interprétant la réponse du signal.
Ce diviseur de résistance interne pourrait fonctionner avec un potentiel de 0 à 2 volts à la broche n ° 5, via un réseau de diviseurs résistifs externes.
RÉFÉRENCE DE TENSION INTERNE
La tension de référence pour l'IC LM3915 est prévue pour être variable de sorte qu'il accumule un minuscule 1,25 V entre REF OUT (broche n ° 7) et REF ADJ (broche n ° 8).
La tension de référence est mise en œuvre à travers la résistance R1 qui peut être modifiée selon les préférences. Parce que nous avons une tension continue d'alimentation constante, un courant constant I1 est autorisé à se déplacer à travers la résistance de réglage de sortie R2 permettant une tension de sortie de:
VEN DEHORS= VREF(1 + R2 / R1) + IADJR2
Le courant absorbé par la broche de tension de référence n ° 7 décide de la quantité de courant LED. On peut s'attendre à environ 10 fois ce courant pouvant être consommé par chaque LED de sortie éclairée.
Ce courant est plus ou moins constant indépendamment des variations de tension d'alimentation et des changements de température. Le courant utilisé par le diviseur interne à 10 résistances et le diviseur de réglage de courant et de tension externe doivent être pris en compte lors du calcul du courant du variateur de LED.
Le circuit intégré fournit une fonction pour moduler la luminosité de la LED référencée en temps réel, ou en réponse aux variations de tension d'entrée et à d'autres signaux. Cela permet d'inclure de nombreux affichages ou options innovants pour produire des surtensions d'entrée, des alarmes, etc.
Les sorties du LM3915 sont toutes des tampons NPN BJT contrôlés en interne, comme illustré ci-dessous.
Un crochet de rétroaction interne empêche le transistor des situations de surintensité. Le courant de sortie pour les LED est fixé à environ 10 fois le courant de charge de référence, quelles que soient les variations de la tension de sortie jusqu'à ce que bien sûr les transistors ne soient pas saturés avec une alimentation d'entrée élevée.
Comment utiliser la broche MODE # 9
Cette broche est configurée pour appliquer deux fonctions. Veuillez consulter le schéma fonctionnel simplifié suivant.
SÉLECTION DU MODE POINT OU BARRE
Lorsque la broche # 9 est connectée à la ligne d'alimentation + (ou entre -100mV et le niveau d'alimentation), le comparateur C1 le détecte et règle la sortie en mode graphique à barres. Dans ce mode, toutes les LED répondent sous la forme d'une `` barre '' éclairée qui se déplace vers le haut / bas en réponse aux signaux variables sur la broche # 5.
Si la broche n ° 9 n'est pas connectée, les sorties sont réglées en mode «DOT». Ce qui signifie que la séquence des LED haut / bas individuellement une à la fois, produisant un DOT lumineux pulsé ou une apparence ponctuelle.
La manière de base de configurer la broche n ° 9 est de la maintenir ouverte ou non connectée pour implémenter le mode point ou de la connecter pour fournir V + pour implémenter le mode barre.
En fonctionnement en mode barre, la broche n ° 9 doit être raccordée directement à la broche n ° 3. La ligne LED + qui fournit des courants importants à la chaîne LED ne doit pas être utilisée avec la broche n ° 9 afin que les grandes gouttes IR soient tenues à l'écart de cette broche.
Pour garantir que l'affichage LED de sortie fonctionne correctement lorsque plus d'un LM3915 sont en cascade en mode point, des circuits spéciaux intégrés tels que la LED à la broche # 10 s'éteint pour le premier LM3915 IC au le deuxième LM3915 est allumé.
La conception de la mise en cascade des circuits intégrés LM3915 ensemble en mode point est illustrée ci-dessous.
À la condition que la tension du signal d'entrée soit inférieure au seuil du deuxième LM3915, la LED # 11 reste éteinte. La broche n ° 9 du premier LM3915 subit donc un circuit ouvert efficace qui fait fonctionner le circuit intégré en mode point.
Cependant, au moment où le signal d'entrée franchit le seuil de la LED # 11, la broche # 9 du premier LM3915 est abaissée d'un niveau égal à la tension directe de la LED (1,5 V ou plus) en dessous de VLED.
Cette situation est instantanément captée par le comparateur C2, référencé 0,6 V en dessous de VLED. Il oblige la sortie C2 à passer au niveau bas, coupant le transistor de sortie Q2, puis éteignant la LED # 10.
Le VLED est détecté via la résistance 20k attachée à la broche # 11. Le faible courant (inférieur à 100 µA) qui est redirigé de la LED # 9 ne produit aucun effet reconnaissable sur l'intensité de la LED. Une source de courant supplémentaire à la broche n ° 1 maintient un minimum de 100 µA à travers la LED n ° 11, que l'augmentation du signal d'entrée soit suffisante ou non pour éteindre la LED.
Cela signifie que la broche n ° 9 du premier LM3915 est maintenue suffisamment basse pour maintenir la LED n ° 10 éteinte pendant que l'une des LED supérieures de la séquence est allumée.
Bien que 100 µA ne créent généralement pas une luminosité LED considérable, il peut être juste assez visible si des LED à haut rendement sont utilisées et dans l'obscurité totale. Si cela semble inacceptable, le remède facile serait de shunter la LED # 11 avec une résistance de 10k.
La chute IR 1V est supérieure au minimum de 900 mV nécessaire pour maintenir la LED # 10 éteinte, mais suffisamment petite pour que la LED # 11 ne dépasse pas les limites indésirables.
Le problème le plus difficile se pose lorsque des courants de LED importants sont consommés, en particulier en mode graphique à barres.
De tels courants s'éloignant de la broche de terre entraînent des chutes de tension dans le câblage extérieur, provoquant des problèmes et des fluctuations.
Obtenir les câbles de retour des ports de signal, des références de masse et du côté inférieur de la chaîne de résistances vers une seule borne commune qui peut être la plus proche de la broche n ° 2 devient une approche idéale.
Des connexions de fils étendues de VLED vers les anodes LED communes peuvent déclencher des oscillations. En fonction de la gravité du problème, des condensateurs de découplage de 0,05 µF à 2,2 µF peuvent être utilisés entre le commun de l'anode LED et la broche n ° 2.
Cela aide à amortir les oscillations développées. Si le câblage de la ligne d'alimentation de l'anode LED est inaccessible, un découplage identique entre la broche n ° 1 et la broche n ° 2 s'avère juste suffisant pour annuler l'interférence.
Dissipation de puissance
La dissipation de puissance, en particulier en mode barre, doit être prise en compte. Par exemple, avec une alimentation de 5 V et toutes les LED configurées pour fonctionner avec un courant de 20 mA, on peut s'attendre à ce que la section de pilote de LED du CI se dissipe sur 600 mW.
Dans de tels cas, une résistance de 7,5 Ω peut être utilisée en série avec la ligne d'alimentation LED, ce qui peut aider à réduire le niveau de dissipation à la moitié de la valeur d'origine. L'extrémité négative de cette résistance doit être renforcée avec un condensateur de dérivation au tantale solide de 2,2 µF avec la broche n ° 2.
CI CASCADING LM3915
Pour utiliser des signaux d'affichage d'une plage dynamique de 60 dB ou 90 dB, vous pouvez avoir besoin de quelques CI LM3915 pour être mis en cascade ensemble.
Une méthode simple et abordable de mise en cascade de deux LM3915 consisterait à fixer les tensions de référence des deux circuits intégrés à 30 dB, comme indiqué dans le.
Le potentiomètre R1 est utilisé pour réguler la tension pleine échelle du premier CI LM3915 à 316 mV marginalement tandis que la référence du second CI est programmée à 10V par R4.
L'inconvénient de cette technique est que le seuil de mise en marche de la LED # 1 n'est que de 14 mV et, étant donné que le LM3915 peut avoir une tension de décalage allant jusqu'à 10 mV, des erreurs substantielles peuvent se produire.
Cette méthode n'est absolument pas conseillée pour les affichages à 60 dB nécessitant une précision décente aux quelques seuils d'affichage initiaux.
Une technique supérieure illustrée dans la figure ci-dessous maintient la référence à 10 V pour chacun des deux circuits intégrés LM3915 et amplifie le signal d'entrée vers le LM3915 inférieur de 30 dB. Étant donné qu'une paire de résistances à 1% est capable de fixer le gain de l'amplificateur à ± 0,2 dB, la nécessité d'une réduction de gain devient inutile.
Cependant, une tension de décalage de l'amplificateur opérationnel de 5 mV pourrait être en mesure de modifier la première limite de commutation de LED d'environ 4 dB, ce qui nécessite un ajustement de décalage.
N'oubliez pas qu'un seul réglage peut aider à annuler le décalage entre les deux redresseurs de précision et l'étage de gain de 30 dB.
D'un autre côté, plutôt que d'amplifier, des signaux d'entrée d'amplitude raisonnablement élevée pourraient être fournis directement au LM3915 inférieur et ensuite atténués de 30 dB pour pousser le 2ème LM3915 IC.
Circuits d'application LM3915
Détecteur de crête demi-onde
La meilleure façon de présenter un signal AC via IC LM3915 est de l'implémenter directement sur la broche 5 non rectifiée. Du fait que la LED allumée signifie l'amplitude instantanée de la forme d'onde AC appliquée, il devient possible de déterminer à la fois les valeurs maximales et moyennes des signaux audio dans le même procédé.
Le LM3915 répond bien aux demi-cycles positifs spécifiquement mais ne sera pas endommagé par les signaux d'entrée jusqu'à ± 35V (ou même jusqu'à ± 100V si une résistance de 39k est utilisée en série avec le signal d'entrée).
Il est conseillé de faire fonctionner le circuit en mode DOT et de permettre à chaque LED de consommer 30 mA afin d'obtenir une luminosité optimale de l'installation.
Afin de détecter la valeur moyenne du courant alternatif ou pour la détection de crête, un redressement du signal sera nécessaire.
Si un LM3915 est configuré avec une pleine échelle de 10 V sur son diviseur de tension, le seuil de commutation pour la première LED sera de seulement 450 mV. Un redresseur à diode au silicium ordinaire peut ne pas fonctionner efficacement aux niveaux inférieurs en raison du seuil de diode de 0,6 V.
Le détecteur de crête demi-onde de la figure ci-dessus utilise un émetteur-suiveur PNP en amont de la diode. En raison du fait que la tension base-émetteur du transistor bloque le décalage de la diode dans la plage d'environ 100 mV, la méthode fonctionne assez bien avec des applications LM3915 uniques utilisant un affichage de 30 dB.
Plus de circuits d'application
Il existe en fait un grand nombre d'applications de circuits que vous pouvez créer à l'aide de l'IC LM3915. J'en ai déjà discuté quelques-uns sur ce site Web, que vous pouvez consulter en visitant ICI :
C'était donc une brève description expliquant la fiche technique et les détails du brochage de l'IC LM3915. Si vous avez d'autres doutes, veuillez nous le faire savoir via la zone de commentaires ci-dessous, nous essaierons de vous contacter au plus tôt.
Les références
https://www.digchip.com/datasheets/download_datasheet.php?id=514550&part-number=LM3915
https://es.wikipedia.org/wiki/LM3915
Une paire de: Fiche technique de la diode Zener à courant élevé, circuit d'application Un article: Circuit émetteur 27 MHz - Portée 10 km
