LM331 व्यापक गाइड: आवृत्ति कन्वर्टर्स के लिए प्रिसिजन वोल्टेज

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LM331 विवरण

Lm331 संयुक्त राज्य अमेरिका में एनएस कंपनी द्वारा निर्मित एक उच्च-प्रदर्शन और अपेक्षाकृत कम लागत एकीकृत चिप है।इसका उपयोग एक सटीक आवृत्ति-टू-वोल्टेज कनवर्टर, ए/डी कनवर्टर, रैखिक आवृत्ति मॉड्यूलेशन और डिमोड्यूलेशन, लंबे समय तक इंटीग्रेटर और अन्य संबंधित उपकरणों के रूप में किया जा सकता है।LM331 एक नए तापमान-मुआवजा ऊर्जा-जीएपी संदर्भ सर्किट का उपयोग करता है, जो पूरे ऑपरेटिंग तापमान रेंज पर और 4.0 V की आपूर्ति वोल्टेज के लिए बहुत उच्च सटीकता प्रदान करता है। LM331 में 100 dB की एक विस्तृत गतिशील रेंज है;इसकी रैखिकता भी उत्कृष्ट है, 0.01 प्रतिशत से कम की अधिकतम nonlinear विरूपण के साथ, और यह ऑपरेटिंग आवृत्तियों पर भी 0.1 हर्ट्ज के रूप में कम रैखिकता प्रदर्शन को बनाए रखता है।इसके अलावा, इसकी रूपांतरण सटीकता भी काफी अधिक है, डिजिटल रिज़ॉल्यूशन 12 बिट्स तक पहुंच सकता है।अनुप्रयोग के संदर्भ में, LM331 का बाहरी सर्किट डिज़ाइन अपेक्षाकृत सरल है, और केवल कुछ बाहरी घटकों तक पहुँचकर V/F या F/V जैसे रूपांतरण सर्किट बनाना आसान है।इसी समय, अपने आंतरिक सर्किटों के अनुकूलित डिजाइन के कारण, रूपांतरण सटीकता को भी अच्छी तरह से गारंटी दी जा सकती है।

विकल्प और समकक्ष:

• AS331

• LM3310SQ

LM331 के कार्य और भूमिकाएँ

LM331 का मुख्य कार्य इनपुट एनालॉग सिग्नल को आवृत्ति आउटपुट में बदलना है।यह इस फ़ंक्शन को प्राप्त करने के लिए एक आंतरिक तुलनित्र और वोल्टेज-नियंत्रित थरथरानवाला (VCO) का उपयोग करता है।जब इनपुट सिग्नल सेट थ्रेशोल्ड से अधिक हो जाता है, तो तुलनित्र एक उच्च-स्तरीय सिग्नल को आउटपुट करेगा, जिससे VCO की आउटपुट आवृत्ति बढ़ जाएगी।इसके विपरीत, जब इनपुट सिग्नल थ्रेशोल्ड से कम होता है, तो तुलनित्र एक निम्न-स्तरीय सिग्नल को आउटपुट करेगा, जिससे VCO की आउटपुट आवृत्ति कम हो जाती है।इसलिए, LM331 चिप इनपुट सिग्नल के आकार को आउटपुट आवृत्ति में परिवर्तन में बदल सकती है।

LM331 में माप, नियंत्रण और संचार उपकरणों में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है।उदाहरण के लिए, जब तापमान और आर्द्रता जैसी भौतिक मात्रा को मापते हैं, तो LM331 चिप का उपयोग सेंसर के आउटपुट सिग्नल को सुविधाजनक डिजिटल प्रसंस्करण के लिए आवृत्ति सिग्नल में परिवर्तित करने के लिए किया जा सकता है।इसके अलावा, इसका उपयोग डिजिटल संचार प्रणालियों में डिजिटल संकेतों को डिजिटल संकेतों में बदलने के लिए भी किया जा सकता है, जिससे सिस्टम के एंटी-इंटरफेरेंस प्रदर्शन और विश्वसनीयता में सुधार होता है।

LM331 आंतरिक ब्लॉक आरेख

LM331 का आंतरिक सर्किट मुख्य रूप से एक इनपुट तुलनित्र, आउटपुट ड्राइवर ट्यूब, आरएस फ्लिप-फ्लॉप, करंट स्विच, टाइमिंग तुलनित्र, रीसेट ट्रांजिस्टर, आउटपुट प्रोटेक्शन ट्यूब, बैंडगैप संदर्भ सर्किट और प्रिसिजन करंट सोर्स सर्किट से बना है।आउटपुट ड्राइवर ट्यूब एक ओपन-कलेक्टर फॉर्म को अपनाता है।इसलिए, उपयुक्त लॉजिक करंट और बाहरी रेसिस्टर का चयन करके, उपयोगकर्ता लचीले ढंग से विभिन्न लॉजिक सर्किट जैसे कि TTL, DTL, CMOS, आदि की जरूरतों के अनुकूल आउटपुट पल्स के तर्क स्तर को बदल सकता है, इसके अलावा, LM331 द्वारा संचालित किया जा सकता है।या तो दोहरी बिजली की आपूर्ति या एकल बिजली की आपूर्ति।इसमें एक विस्तृत ऑपरेटिंग वोल्टेज रेंज है और 4V से 40V के बीच काम कर सकता है, और आउटपुट वोल्टेज 40V के रूप में अधिक हो सकता है।इसी समय, LM331 में सर्किट के सुरक्षित संचालन को सुनिश्चित करने के लिए VCC शॉर्ट सर्किट को रोकने का कार्य भी है।

LM331 का कार्य सिद्धांत

LM331 का कोर CMOS तकनीक पर आधारित एक वोल्टेज तुलनित्र है, जिसका आउटपुट एक बाहरी सुधार संधारित्र और अंतर्निहित वर्तमान स्रोत में खिलाया जाता है।जब इनपुट वोल्टेज आंतरिक संदर्भ वोल्टेज के बराबर होता है, तो वोल्टेज तुलनित्र का आउटपुट स्तर उल्टा होता है।यह प्रक्रिया एक नकारात्मक प्रतिक्रिया लूप के माध्यम से इनपुट सिग्नल के लाभ को नियंत्रित करती है, जिससे एक निश्चित आयाम के साथ एक आयताकार तरंग उत्पन्न होती है और आउटपुट अंत में बदलती अवधि होती है।इसके अलावा, LM331 एक विशेष लॉगरिदमिक स्लोप जनरेटर सर्किट से सुसज्जित है।यह सर्किट इनपुट वोल्टेज और संदर्भ वोल्टेज के बीच अंतर को एक आवृत्ति डेल्टा में परिवर्तित करता है, जिससे सटीक वोल्टेज-टू-फ़्रीक्वेंसी रूपांतरण सक्षम होता है।उसी समय, LM331 विभिन्न अनुप्रयोग परिदृश्यों की जरूरतों को पूरा करने के लिए 4 प्रोग्रामेबल माप रेंज प्रदान करता है।क्या अधिक ध्यान देने योग्य है कि LM331 उपयोगकर्ताओं को बाहरी प्रतिरोधों के माध्यम से आउटपुट तरंग के वृद्धि और गिरने के समय को समायोजित करने की अनुमति देता है।यह सुविधा न केवल अपने लचीलेपन को बढ़ाती है, बल्कि अधिक सटीकता और स्थिरता प्राप्त करने में भी मदद करती है।

LM331 का अनुप्रयोग सर्किट

ऊपर की तस्वीर एक वोल्टेज/आवृत्ति रूपांतरण सर्किट है जो LM331 और अन्य घटकों से बना है।LM331 एक मोनोलिथिक वोल्टेज/फ़्रीक्वेंसी रूपांतरण एकीकृत सर्किट है जो CHIP 1.9V संदर्भ वोल्टेज, वर्तमान स्विच, तुलनित्र और फ्लिप-फ्लॉप फ़ंक्शंस को एकीकृत करता है।माप सीमा का विस्तार करने के लिए, एक A1 परिचालन एम्पलीफायर को सर्किट में जोड़ा जाता है।संदर्भ वर्तमान आईआर (आरएल+आर (आरपीएल)) द्वारा निर्धारित किया गया है।चूंकि आंतरिक संदर्भ वोल्टेज 1.9V है, ir = 1.9v/(rl+r (rpl))।सामान्य सेटिंग रेंज 100μA और 500μA के बीच है।

इसके अलावा, वर्तमान स्विच के आउटपुट (पिन 1) पर औसत वर्तमान I इनपुट वर्तमान II के बराबर है।ऑन-चिप चार्ज और डिस्चार्ज सर्किट के लिए, जब चार्जिंग वोल्टेज बिजली की आपूर्ति वोल्टेज (जैसे कि बिजली की आपूर्ति वोल्टेज के 2/3) की एक निश्चित सीमा तक पहुंचता है, तो सर्किट रीसेट होता है, इसलिए पल्स चौड़ाई 1.1/के बराबर होती है।R4C3।चूंकि इनपुट करंट II 1.1/R4 x C3 X F0 x IR के बराबर है, इसलिए इनपुट करंट II दोलन आवृत्ति F0 के लिए आनुपातिक है, अर्थात, आउटपुट फ्रीक्वेंसी F0 इनपुट वोल्टेज UI के लिए आनुपातिक है।

LM331 के विशिष्ट अनुप्रयोग

LM331 का व्यापक रूप से विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है, जिन्हें इनपुट वोल्टेज को आवृत्ति संकेतों में परिवर्तित करने की आवश्यकता होती है।निम्नलिखित LM331 के कई सामान्य अनुप्रयोग क्षेत्र हैं:

आवृत्ति संश्लेषण

LM331 का उपयोग आवृत्ति संश्लेषण अनुप्रयोगों में किया जा सकता है।श्रृंखला या समानांतर में कई LM331s को जोड़कर, कई आवृत्तियों का संश्लेषित आउटपुट प्राप्त किया जा सकता है।यह कुछ अनुप्रयोगों में बहुत महत्व है, जिसमें बहु-आवृत्ति संकेतों की आवश्यकता होती है, जैसे कि संचार प्रणाली, सिग्नल जनरेटर, आदि।

आवृत्ति माप

LM331 इनपुट वोल्टेज को आवृत्ति आउटपुट में इनपुट वोल्टेज में आनुपातिक रूप से परिवर्तित कर सकता है, इसलिए इसमें आवृत्ति माप के क्षेत्र में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है।उदाहरण के लिए, इंस्ट्रूमेंटेशन में, LM331 का उपयोग वोल्टेज, वर्तमान, तापमान और अन्य मापदंडों की आवृत्ति को मापने के लिए किया जा सकता है, और प्रसंस्करण और प्रदर्शन के लिए प्रदर्शन या अन्य प्रसंस्करण सर्किट को आवृत्ति संकेत प्रदान करते हैं।

अनुरूप संकेतों का डिजिटलीकरण

एनालॉग सिग्नल को डिजिटाइज़ करने की प्रक्रिया में, LM331 एनालॉग सिग्नल को डिजिटल सिग्नल के आवृत्ति प्रतिनिधित्व में बदल सकता है।यह उन अनुप्रयोगों में बहुत उपयोगी है, जिन्हें एनालॉग सिग्नल के डिजिटल प्रसंस्करण की आवश्यकता होती है, जैसे डेटा अधिग्रहण, ध्वनि प्रसंस्करण और अन्य फ़ील्ड।

तरंग जनरेटर

चूंकि LM331 इनपुट वोल्टेज को एक आवृत्ति सिग्नल में बदल सकता है, इसलिए इसका उपयोग तरंग जनरेटर के मुख्य घटक के रूप में किया जा सकता है।इनपुट वोल्टेज को समायोजित करके, LM331 विभिन्न आवृत्तियों के संकेतों को आउटपुट कर सकता है, जिससे विभिन्न तरंगों, जैसे कि साइन वेव्स, स्क्वायर वेव्स, त्रिभुज तरंगें, आदि उत्पन्न होते हैं।

LM331 का उपयोग करने के लिए सावधानियां

LM331 का उपयोग करते समय, विचार करने के लिए कई महत्वपूर्ण विचार हैं:

सर्किट संरक्षण: हम बाहरी पर्यावरणीय हस्तक्षेप और क्षति से LM331 की रक्षा के लिए आवश्यक सुरक्षा सर्किट, जैसे वोल्टेज नियामक, बिजली आपूर्ति फिल्टर कैपेसिटर, और ओवर-वोल्टेज संरक्षण डायोड, आदि जोड़ सकते हैं।

इनपुट प्रतिबाधा: LM331 में एक उच्च इनपुट प्रतिबाधा होता है, आमतौर पर 10k and और 100kω के बीच।सर्किट को डिजाइन करते समय, हमें इनपुट सिग्नल की स्थिरता और सटीकता सुनिश्चित करने के लिए उपयुक्त इनपुट प्रतिबाधा का चयन करना चाहिए।

इनपुट वोल्टेज: LM331 का उपयोग करते समय, हमें यह सुनिश्चित करना चाहिए कि इनपुट वोल्टेज निर्दिष्ट ऑपरेटिंग रेंज के भीतर है और इसकी स्थिरता बनाए रखेगा।LM331 को नुकसान को रोकने के लिए निर्दिष्ट सीमा से इनपुट वोल्टेज से बचना सुनिश्चित करें।

इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज प्रोटेक्शन: LM331 में इलेक्ट्रोस्टैटिक संवेदनशील भाग होते हैं।इसलिए, ऑपरेशन के दौरान, चिप के संवेदनशील भागों को सीधे छूने से बचें और इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज के कारण होने वाली चिप को नुकसान को रोकने के लिए उचित इलेक्ट्रोस्टैटिक सुरक्षा उपाय करें।

आपूर्ति वोल्टेज: LM331 को आमतौर पर एक एकल बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता होती है, जिसमें आपूर्ति वोल्टेज 3V से 30V तक होती है।हमें यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता है कि LM331 को प्रदान की जाने वाली बिजली आपूर्ति वोल्टेज निर्दिष्ट सीमा के भीतर है और इसमें पर्याप्त स्थिरता और विश्वसनीयता है।

तापमान स्थिरता: LM331 का प्रदर्शन तापमान से बहुत प्रभावित होता है।इसलिए, जब बड़े तापमान भिन्नता वाले वातावरण में उपयोग किया जाता है, तो हमें LM331 पर तापमान के प्रभाव पर विशेष ध्यान देने की आवश्यकता होती है और इसकी स्थिरता में सुधार के लिए तापमान मुआवजा उपाय करने की आवश्यकता हो सकती है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न [FAQ]

1. भारत में LM331 की लागत क्या है?

LM331 वोल्टेज आवृत्ति कनवर्टर 0-10V से 0-10KHz रूपांतरण मॉड्यूल पर 199.00 रुपये पर।

2. LM331 क्या है?

LM231/LM331 वोल्टेज-टू-फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स का परिवार आदर्श रूप से एनालॉग-टू-डिजिटल रूपांतरण, सटीक आवृत्ति-टू-वोल्टेज रूपांतरण, दीर्घकालिक एकीकरण, रैखिक आवृत्ति मॉड्यूलेशन या डिमोडुलेशन के लिए सरल कम लागत वाले सर्किट में उपयोग के लिए अनुकूल है,और कई अन्य कार्य।

3. LM331 कैसे काम करता है?

LM331 का आउटपुट ड्राइवर ओपन-कलेक्टर फॉर्म को अपनाता है, इसलिए TTL, DTL और CMOs जैसे विभिन्न लॉजिक सर्किट के अनुकूल होने के लिए लॉजिक करंट और बाहरी प्रतिरोध का चयन करके आउटपुट पल्स के लॉजिक स्तर को लचीले ढंग से बदला जा सकता है।

4. LM331 का उपयोग करके आवृत्ति कनवर्टर के लिए वोल्टेज क्या है?

फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर के लिए यह वोल्टेज एप्लाइड इनपुट वोल्टेज के लिए सटीक आनुपातिक आवृत्ति पर आउटपुट पल्स ट्रेन प्रदान करता है।LM331 बिजली की आपूर्ति में 4.0V के रूप में कम संचालित हो सकता है और 1Hz से 100kHz से आउटपुट आवृत्ति को बदला जा सकता है।

5. LM331 V से F कनवर्टर का उपयोग क्या है?

फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर के लिए यह वोल्टेज एप्लाइड इनपुट वोल्टेज के लिए सटीक आनुपातिक आवृत्ति पर आउटपुट पल्स ट्रेन प्रदान करता है।LM331 बिजली की आपूर्ति में 4.0V के रूप में कम संचालित हो सकता है और 1Hz से 100kHz से आउटपुट आवृत्ति को बदला जा सकता है।