3 HYRGQtN\QDS Wt- frekvence RC4151, 4152 2EMHGQDFtþtVOR 17 44 24 17 45 64 Charakteristika
Popis
• • • • • • • • • • •
4151 a 415 jsou monolitické obvody obsahující YãHFKQ\DNWLYQtVRXþiVWN\SRW HEQpSURVWDYEX S HYRGQtN$QDS Wt- frekvence. Obvod, který S HYiGtVWHMQRVP UQp '& QDS WtQD DGXSXOV$ O]HSRVWDYLWS LGiQtPQ NROLNDUH]LVWRU$D NRQGHQ]iWRU$N YQLW QtPXNRPSDUiWRUX monostabilnímu multivibrátoru one-shot, spínané QDS "RYpUHIHUHQFLDVStQDQpPX]GURMLSURXGX 3RPRFtW FKWRS HYRGQtN$O]HWpåVQDGQRSRVWDYLW S HYRGQtNIUHNYHQFH-QDS Wt )9& )UHTXHQF\-to9ROWDJH&RQYHUWHU D DGXGDOãtFKVLJQiORY SRGPtQ QêFKS HYRGQtN$
Jednoduché napájení Pulsní výstup kompatibilní DTL/TTL/CMOS 1DVWDYLWHOQiS HYRGQtNRQVWDQWD 3RWODþHQtãXPX Monolitický Výstup vhodný k S HQRVX 9FHOpPUR]VDKX LGLWHOQêMHGQRGXFKêPQDS WtP Jednoduchý výstup proti zemi 3 HYRG8- f nebo f - U 3URXGRYêQHERQDS "RYêYVWXS Široký dynamický rozsah
5D\WKHRQE\ODSUYQtILUPDNWHUêS HGVWDYLODQD trhu PRQROLWLFNêS HYRGQtN8- f (VFC = Voltage-toFrequency Converter).
3RXåLWt • 3 HVQpS HYRGQtN\QDS Wt- frekvence • 3XO]Q -ãt NRYpPRGXOiWRU\ • LGLWHOQpSXOVQtJHQHUiWRU\ • 3 HYRGQtN\IUHNYHQFH-QDS Wt • 9LQWHJUDþQtFK$'S HYRGQtFtFK • V dlouhodobých analogových integrátorech • 3 LS HYRGXVLJQilu: proud - frekvence teplota - frekvence tlak - frekvence kapacita - frekvence frekvence - proud • 3RXåLWtS LJDOYDQLFNpPRGG ORYiQtDQDORJRYêFK VLJQiO$ S HYRG8-f -RSWRþOHQ-S HYRGI- U, YS HYRGQtFtFK$'V optickou izolací • Kódování signálu: modulace/demodulace FSK SXO]Q -ãt NRYiPRGXODFH • /DG QtIUHNYHQFH • 3 LRYOiGiQtU\FKORVWLVWHMQRVP UQêFKPRWRU$
1
=DSRMHQtYêYRG
)XQNþQtEORNRYêGLDJUDP
Plastické pouzdro DIP s 8mi vývody
Vývod 1 2 3 4 5 6 7 8
Výstup spínaného proudového zdroje
Spínaný proudový zdroj
Výstup spínané QDS "RYp reference
Spínaná nap "RYi reference
- Vs
Vstupy komparátoru Komparátor s RWHY HQRX VP\þNRX
Výstup s RWHY HQêP kolektorem
Funkce Spínaný proudový zdroj 6StQDQiQDS "RYiUHIHUHQFH /RJLFNêYêVWXS RWHY HQêNROHNWRU Zem (GND) ýDVRYDFt5&SURRQH-shot 3UDKRYpQDS Wt 9TH) 9VWXSQtQDS Wt 9IN) +VS
1DS "RYi reference
3 HVQê one-shot Výstupní tranzistor s RWHY HQêP kolektorem
ýDVRYiQt21(6+27
Teplotní charakteristiky
Mezní hodnoty 1DSiMHFtQDS Wt ....................... +22 V
Plastické pouzdro DIP s 8mi vývody
Vstupní výkonová ztráta .......... 500 mW 9VWXSQtQDS Wt ......................... -0.2 aå9S
0D[WHSORWDS echodu
125°C
Proud do (logického) výstupu .. 20 mA
Max. PDS L7A <50°C
468 mW
'REDNG\P$åH být zkratovaný výstup .............. neomezená
Teplotní odpor ΘJC Tepl. odpor ΘJA
Teplota skladování .................. -&Då&
3RNOHV]DWtåLWHOQRVWLSUR TA >50°C
Pracovní teplota....................... &Då&
Objednávky Typ
Pouzdro
Pracovní teplota
RC4151N
N
&Då&
RC4152N
N
&Då&
Pozn.: N = plastické pouzdro DIP s 8mi vývody 2KOHGQ LQIRUPDFtDREMHGQiYHNREYRGXY jiném SRX]G HDV jinými teplotními pracovními rozsahy VHREUD"WHQD výrobce nebo distributory.
2
160°C/W 6.25 mW/°C
Elektrické charakteristiky (VS = +15 V a TA = +25°C, není-li uvedeno jinak) Parametr Napájení (vývod 8) proud QDS Wt Vstupy komparátoru (6 a 7) VOS vst. proud vst. proud. offset UR]VDKYVWQDS Wt One-shot (5) SUDKRYpQDS Wt vst. proud VDWXUDþQtQDS Wt WHSORWQtGULIWþDVRYiQt2
Podmínky
4151 Min. Typ.
Max.
4152 Min. Typ.
Max.
Jedn.
+8.0
4.5 +15
7.5 +22
2.5 +15
6.0 +18
mA V
0
±2.0 -100 ±50 Vs-2
±10 -300 ±100 Vs-3
±2.0 ±10 -50 -300 ±30 ±100 Vs-2 Vs-3
mV nA nA V
0.67 -100 0.15 ±35
0.70 -500 0.5
VS=+15V
0.63 I=2.2mA T=75µ s &Då&
QDS "RYêGULIWþDVRYiQt Spínaný proudový zdroj 1 (1) 4151-Rs=14.0k výst. proud 4152-Rs=16.7k 2 teplotní drift &Då& QDS "RYêGULIW vytékající proud stav vypnuto ]P QDSURXGXVSUDFERGHP vývod 1 = 0 - 10V 5HIHUHQþQtQDS Wt VREF teplotní drift2 &Då& Logický výstup (3) VDWXUDþQtQDS Wt ISINK=3.0mA VDWXUDþQtQDS Wt ISINK=10mA proud stav vypnuto 1HOLQHDULWDQDS WtP t]HQpKR +]DåN+] obvodu podle obr. 3 Teplotní drift2QDS WtP &Då& t]HQpKRREYRGXSRGOHREU 3 Fo=10kHz
1.0 1.7
+7.0
0
0.67 -50 0.1 ±30
0.69 XVs -500 nA 0.5 V ±50 ppm/°C
±150
±100
ppm/V
+138 ±75 0.15 1.0 2.5
+138 µA ±50 ±100 ppm/°C 0.10 %/V 1.0 50 nA 2.5 µA
50 1.0
1.9 ±50
2.08
0.1 0.8 0.2 0.013
0.5
±100
0.65
1.0
2.0
2.25 ±50
0.1 0.5 0.8 0.1 1.0 0.007 0.05
±75
Pozn.: 1. Teplotní koeficient zdroje proudu (výstup na výYRGX EH]GULIWXUHIHUHQþQtKRQDS Wt 2. =DUXþRYDQiDOHQHWHVWRYDQiKRGQRWD
3
2.5 V ±100 ppm/°C V V µA %
±150 ppm/°C
Typické závislosti Nelinearita 100-kHz VFC t]HQpKRSURXGHP
Nelinearita 10-kHz VFC t]HQpKRSURXGHP
9VWXSQtQDS Wt
9VWXSQtQDS Wt
Nelinearita 10-kHz VFC t]HQpKRQDS WtP
Nelinearita 100-kHz VFC t]HQpKRQDS WtP
9VWXSQtQDS Wt
9VWXSQtQDS Wt
Nelinearita 10-N+]S HVQpKR)9&
Nelinearita 100-N+]S HVQpKR)9&
Vstupní frekvence (kHz)
Vstupní frekvence (kHz)
4
þDVRYDFtSHULRGXNG\åWRWRQDS WtGRViKQH napájecího. Na NRQFLþDVRYDFtGRE\MHNRQGHQ]iWRU vybit tranzistorem podobným tranzistoru s RWHY HQêPNROHNWRUHP
Funkce DREVDKXMtQiVOHGXMtFtþiVWL NRPSDUiWRU s RWHY HQRXVP\þNRX EH]]S WQpYD]E\ S HVQê þDVRYDþRQH-VKRWVStQDQRXQDS "RYRXDUHIHUHQFL spínaný proudový zdroj a výstupní tranzistor s RWHY HQêPNROHNWRUHP7\WRþiVWLMVRXXYQLW SURSRMHQ\]YOiãWQtP]S$VREHP3 LGiQtPQ NROLND NRQGHQ]iWRU$DUH]LVWRU$O]HSRVWDYLWNRPSOHWQt S HYRGQtNQDS Wt- frekvence.
% KHPSU$E KXþDVRYDFtSHULRG\MVRXVHSQXW\ VStQDQêSURXGRYê]GURMVStQDQiQDS "Rvá reference a koncový tranzistor s RWHY HQêP kolektorem. Sepnutý proudový zdroj dodává proud závislý na UHIHUHQþQtPQDS WtDYHOLNRVWLYQ MãtKR rezistoru Rs. Spínaná reference (vývod 2) dodává QDS WtVKRGQpV YQLW QtUHIHUHQFt V, 4152 = 2.25 V). Tranzistor s RWHY HQêPNROHNWRUHP VHVHSQHþtPåS HSQHYêVWXS YêYRG GR nízké ~URYQ 3R XSO\QXWtþDVRYDFtSHULRG\VHYãHFKQ\ W\WRYêVWXS\RS WY\SQRX6StQDQiQDS "RYi UHIHUHQFHSURGXNXMHQDS "RYpSXOV\W\SXRII-on-off, spínaný proudový zdroj dodalXUþLWpPQRåVWYt energie a výstup s RWHY HQêPNROHNWRUHPY\URELO logický impuls.
Výstup komparátoru ovládá one-shot (monostabilní klopný obvod). One-shot sepne proudový zdroj, QDS "RYRXUHIHUHQFLDNRQFRYêWUDQ]LVWRU s RWHY HQêPNROHNWRUHP%ORNRYêGLDJUDP ]Qi]RUXMHW\WRþiVWLa jejich propojení. 'HWDLOQ NG\åMHQDS WtQD YêYRGXY WãtQHå na YêYRGXNRPSDUiWRUVHSQHDS HNORStRQHVKRW3 L S HNORSHQtVHVWDQRXGY Y FL=DSUYp one-VKRW]DþtQiVYRXþDVRYDFtSHULRGX=DGUXKp výstup obvodu one-shot zapne spínaný proudový ]GURMVStQDQRXQDS "RYRXUHIHUHQFLDNRQFRYê tranzistor s RWHY HQêPNROHNWRUHP
Tedy, úkolem obvodu je produkovat proudové impulsy o GHILQRYDQpYHOLNRVWLDGRE D]iURYH produkovat logický impuls kompatibilní s Y WãLQRX ORJLFNêFKVWDQGDUG$9êVWXSREYRGu vyrábí pulsní SU$E K]iYLVOêQD UR]GtOXQDS WtPH]LYVWXS\ komparátoru.
One-VKRWRGYR]XMHVYRXþDVRYDFtSHULRGXYHOPL SRGREQ MDNRSRSXOiUQtREYRG- nabíjením kondenzátoru z 9VS HVUH]LVWRU2QH-shot snímá QDS WtQD kondenzátoru (vývodem DVNRQþt Integrátor
Spínaný zdroj proudu
Rezistor pro nastavení proudu 4151-Rs=14.0K 4152-Rs=16.7K
Zem
Signál na výstupu
1DS "RYi reference Komparátor bez ]S WQpYD]E\
Spínaná QDS "RYi reference
3 HVQêREYRG one-shot Výstupní tranzistor s RWHY HQêPNROHNWRUHP
Obr. 1 VFC s jednoduchým napájením
5
ýDVRYiQtREYRGX one-shot
3RXåLWt VFC s jednoduchým napájením 6DPRVWDWQêS HYRGQtNQDS Wt- frekvence (VFC) je jedno z nejjednodušších zapojení s 4151 nebo 7DWRDSOLNDFHQHMOHYQ MãtKR9)&Y\åDGXMH SRX]HSDVLYQtYQ MãtVRXþiVWN\
Pracovní frekvence
Ro (kΩ)
Co (µF)
RB (kΩ)
CB (µF)
'&DåN+]
6.8
0.1
100
10
'&DåN+]
6.8
0.01
100
1.0
'&DåN+]
6.8
0.001
100
0.1
VFC s jednoduchým napájením je vhodný pro YVWXSQtQDS WtV RPH]HQêPIUHNYHQþQtPSiVPHP a které nedosahuje hodnoty 0 V. Se VRXþiVWNDPL pro 10 N+]E\P ODEêWQHOLQHDULWDPHQãtQHå % SURUR]VDKYVWXSQtFKQDS Wt P9Då V a doba odezvy kolem 135 ms.
.ODGQpYVWXSQtQDS Wt9INMHS LSRMHQRS HVGROQt filtr na vstup komparátoru. Monostabilní klopný obvod one-VKRWVHRSDNRYDQ VSRXãWtDVStQDQê zdroj proudu pouští proudové impulsy o GRE WUYiQt 5R&RDDPSOLWXG 9REF/Rs do LQWHJUDþQtKR þOiQNX,QWHJUDþQtþOiQHNMHS LSRMHQêQD invertující vstup komparátorXþtPåMHX]DY HQDVP\þND ]S WQpYD]E\ýHWQRVWLPSXOV$VH]Y\ãXMHGRNXG VW HGQtKRGQRWDQDS WtQD integrátoru nedosáhne '& VWHMQRVP UQp ~URYQ QD YêYRGX6W HGQt KRGQRWDQDS WtQD YêYRGXMH~P UQiIUHNYHQFL SURWRåHPQRåVWYtQiERMHGRGDQpKRNDåGêP pulsem MHS HVQ GDQp
3 HVQê9)& t]HQêSURXGHP Obvod pracuMHSRGREQ MDNRV VFC s jednoduchým QDSiMHQtPMHQSDVLYQtLQWHJUDþQtþOiQHNMH nahrazen aktivním integrátorem s RSHUDþQtP ]HVLORYDþHP7RWR]DSRMHQt]Y WãXMHG\QDPLFNê UR]VDKDåN 0 V, zlepšuje dobu odezvy a díky SRWODþHQtYOLYXVStQiQtSURXGXWDNpOLQHDUitu.
3URWRåHIUHNYHQFHVStQiQtREYRGXRQH-shot je stejná jako spínací frekvence výstupního tranzistoru s RWHY HQêPNROHNWRUHPMHYêVWXSQt IUHNYHQFHS tPR~P UQi9IN.
,QWHJUiWRUVþtWiDOJHEUDLFN\NODGQpSURXGRYp impulsy ze spínaného zdroje proudu s proudem VIN/RB. Aby obvod pracoval, musí být vstupní QDS Wt]iSRUQpWDNåHNG\åMHREYRGY\YiåHQêRED proudy se vyruší.
3 HYRGQtNRQVWDQWDMHGDQiKRGQRWDPLYQ MãtFK VRXþiVWHN3URQHMOHSãtOLQHDULWXE\P OPtW5V odpor v rozsahu 12 kΩDå kΩ.
T=
-PHQRYLWiKRGQRWDUHIHUHQþQtKRQDS WtMHSUR 1.9 V, pro 4152 2.25 9'RSRUXþHQpKRGQRW\SUR U$]QpSUDFRYQtIUHNYHQFHMVRXY následující tabulce.
VIN
1 FOUT
,
= IOUT TP , kde TP = 1.1RoCo, T RB IOUT =
VREF . Rs
3R~SUDY DGRVD]HQt Rs VIN FOUT = . . RoCoRB VREF 11
'RSRUXþHQpKRGQRW\VRXþiVWHNSURU$]QpIUHNYHQFHMVRXY tabulce: Rozsah
3 HYRGQt
Vstup IIN
Výstup Fo
konstanta (kHz/V)
Ro (kΩ)
Co (µF)
CI (nF)
RB (kΩ)
Då-10 V
DåN+]
0.1
6.8
0.1
50
100
Då-10 V
DåN+]
1.0
6.8
0.01
5
100
Då-10 V
DåN+]
10
6.8
0.001
0.5
100
6
3 HVQê9)& t]HQêQDS WtP
Graf v kapitole Závislosti ukazuje závislost nelinearity na YVWXSQtPQDS WtSURS HVQê9)& t]HQêSURXGHP2EYRGPi]OHSãHQRX linearitu ve srovnání s 4151. Nejlepší linearity lze dosáhnout s SRXåLWtPRSHUDþQtKR]HVLORYDþH s r\FKORVWtS HE KXY WãtQHå V/µ s, avšak SRXåLWP$åHEêWOLERYROQê
7HQWRREYRGMHVWHMQêMDNRS HVQê9)& t]HQê proudem, avšak proudové impulsy pro integrátor MVRXRGYR]RYiQ\S tPR]H VStQDQpKRUHIHUHQþQtKR ]GURMHQDS Wt7RWR]OHSãXMHWHSORWQtGULIWS L ]KRUãHQtQHOLQHDULW\S LY\ããtFKIUHNYHQFtFK
Vyrovnání offsetu
Výstupní frekvence 0 ≤ f0 ≤ 10 kHz
2EU3 HVQë9)& t]HQëSURXGHP
Vyrovnání offsetu
Výstupní frekvence 0 ≤ f0 ≤ 10 kHz
2EU3 HVQë9)& t]HQëQDS WtP
7
9êVWXSQtQDS WtMHS tPR]iYLVOpQD frekvenci vstupního signálu:
6StQDQêSURXGRYê]GURM YêYRG MHX]HPQ QD5V E\O]D D]HQPH]LVStQDQRXQDS "RYou referenci (vývod DVþtWDFtX]HORSHUDþQtKR]HVLORYDþH To eliminuje teplotní drift spojený se spínaným proudovým zdrojem. Graf v kapitole Závislosti XND]XMHåHQHOLQHDULWDS LY\ããtFKIUHNYHQFtFKMH horší ve srovnání s SURXGHP t]HQêPREYRGHP
. RoCoRBVREF 11 Vo = fIN (Hz) Rs
9êVWXSQt]YOQ QtO]HPLQLPDOL]RYDW]Y WãHQtP&B, FRåRYãHP]Y WãXMHGREXRGH]Y\'RSRUXþHQp hodnoty jsou v následující tabulce.
FVC s jednoduchým napájením 3 HYRGQtNIUHNYHQFH-QDS Wt )9& SURYiGt REUiFHQRXIXQNFLQHå9)& S HYiGtYVWXSQtSXOVQt signál na VW HGQtKRGQRWXQDS Wt3 LFKi]HMtFt impulsy spínají one-shot, který napájí výstupní LQWHJUiWRU1DS WtQD LQWHJUiWRUXMHSURP QQp v závislosti na frekvenci vstupního signálu. Na obr. 4 je kompletní schéma FVC s jednoduchým napájením.
Vstupní rozsah
CIN (nF)
Ro (kΩ)
Co (nF)
RB (kΩ)
CB =YOQ Qt (µ F) (mV)
DåN+]
20
6.8
100
100
100
1.0
Då kHz
2
6.8
10
100
10
1.0
Då 100 kHz
0.2
6.8
1
100
1
1.0
3 HVQê)9& Linearita, offset a doba odezva mohou být zlepšeny SRXåLWtPMHGQRKRQHERQ NROLNDRSHUDþQtFK ]HVLORYDþ$N Y\WYR HQtDNWLYQtGROQtSURSXVWL na YêVWXSX2EYRGY\XåtYDMtFtMHGQRSyORYêDNWLYQt integrátor je na obr. 5.
9VWXSQtSU$E KPXVtPtWGRVWDWHþQ VWUPp sestupné hrany a impulsy vstupního signálu musí EêWNUDWãtQHåMHþDVRYDFtSHULRGDREYRGXRQH-shot (1.1RoCo). DLIHUHQFLiWRUDRGSRURYêG OLþMVRX SRXåLW\N WYDURYiQtDSRVXQXWtQDS "RYp~URYQ YVWXSQtKRVLJQiOX=iSRUQpQDS "RYpLPSXOV\ S LFKi]HMtFtQD vstup komparátoru (vývod 6) spouští one-VKRW$PSOLWXGDLPSXOV$YVWXSQtKR VLJQiOXPXVtEêWGRVWDWHþQ YHOLNiDE\S HNORSLOD NRPSDUiWRUQHVPtYãDNS HViKQRXWPH]QtUR]VDK YVWXSQtKRQDS Wt
.ODGQpYêVWXSQtLPSXOV\MVRX]SU$P URYiQ\ LQYHUWXMtFtPLQWHJUiWRUHPNY$OLNWHUpPXMHYêVWXSQt QDS Wt]iSRUQp5\FKORVWRGH]Y\O]H]OHSãLW nahrazením jednopólového filtru dvoupólovým. =iYLVORVWQHOLQHDULW\S HVQpKR)9&QD frekvenci ukazují grafy v odstavci Závislosti.
)UHNYHQþQt vstup
Obr. 4 FVC s jednoduchým napájením
8
)UHNYHQþQtYstup 0 ≤ fIN ≤ 10 kHz 5.0 Vp-p 2EGpOQtNRYêSU$E K
9êVWXSQtQDS Wt -10 ≤ V0 ≤ 0
2EU3 HVQë)9&
Maska
5R]P UPDWULFH îPLO Min. detail: 4 × 4 mil
5R]P UPDWULFH îPLO Min. detail: 4 × 4 mil
9
Schéma 4151
10
Schéma 4152
=P Q\Y\KUD]HQ\ 11
