LM3914性能特点及用法.doc

LM3914性能特点及用法利用集成电路LM3914及少量元件即可制成一个通用的电平显示器，靠10个LED作为输入端电平变化规律的即时显示，非常直观和方便。输入端电平信号可以是通过各类传感器和变换电路而探测的各种物理量，如电压、电流、温度、湿度、亮度、响度、音频、距离、磁场强度、重量等等，外接有关传感器或电压变换电路可应用于许多场合，使用范围非常广泛。电路图如图2所示。一、集成电路LM3914的结构与性能管脚排列见图（2）、内部功能见图（3）。它内部含有10个相同的电压比较器，其输出端可以分别直接驱动外接的10只发光二极管(LEDlLEDl0)作条状显示或点状显示。它们的反相输入端并联在一起，并通过一个缓冲器接到输入端脚。而10个同相输入端分别接到由10个精密电阻串联而成的多级分压器上。而这个分压器的两端在内部没有与其它电路或公共端相连，而是直接由、脚引出，通常将之称为悬浮式，这样使得应用电路的设计更加灵活和方便。此集成电路内部还包含一个悬浮式1.25V的标准电压源，直接由、脚引出。分压器两端、脚即可直接接1.25V的标准电压源，也可外接设定的其它电压值。点状或条状显示的选择方式为：、脚相接（或脚悬空）为点状显示，、脚相接为条状显示。LM3914的电源电压范围很宽，可在318V范围内选择，实际应用中，通常取612V。模拟信号由脚输入，并经内部高输入阻抗缓冲器后加至内部10级电压比较器的反相输入端，每级电压比较器的同相输入端被一串分压电阻偏置在不同的比较电平上，由于分压电阻均为1K，故10级比较器的进位电平呈线性变化。当脚接地，与设定的基准电压U0相连(当然也可相连内部的1250mV的基准电压输出端脚)，每级分压器上的电压均为1/10 U0，逐级比较电平分别为1/10 U0、2/10 U0、3/10 U0、4/10 U0 U0。当输入模拟信号小于1/10 U0时，10级比较器均输出高电平；当输入信号高于1/10 U0时，则第一比较器输出低电平，超过2/10 U0时，第二比较器输出低电平当信号超过U0时，第10级比较器输出低电平。若在这10个输出端接上发光二极管LED，即可线性地显示输入模拟信号的大小。10个LED的亮度可由、两脚的外接电阻R来调节。通过每一个LED的电流大致等于R中电流的10倍。1.25V标准电压源的最大输出电流约为3mA，故通过LED的最大电流为30mA。例如当、脚的外接电阻R=1.25k时，流过R的电流为lmA，则每个LED在其发光时的电流为10mA。即：流过每个LED电流的设定公式为：Im（mA）=101.25/R（K）。当LED的发光效率较高时，电流可以小一些，以降低功耗。二、电路应用实例本电平显示电路，实际就是一个用十只发光二极管LED显示、分辨率为0125V、最大量程为1.25V的10级线性电压表，该电路使用灵活，显示直观，很适合电子专业学生试制和创新。下面说明其工作原理和电路结构。核心电路为LM3914，电路图如图（1）所示，将脚悬空或与脚相连，设定为点状显示，这样比较省电。分压器就用内部基准电压源，、脚相连，、脚相连并接地，则分压器每个1K电阻上的压降为0125V，因此最下面的一个比较器1同相输入端的电位为0125V，比较器2同相输入端电位为025V，依此类推，最上面的一个比较器10基准电压设定为125V。当脚输入电压小于0125V时，10个LED都不发光，当输入电压大于0125V但小于025V时，比较器1反相输入端电位高于同相输入端，则比较器1输出低电位，使LEDl发光；当输入电压大于025V但小于0375V时，则LED2发光；依此类推，当输入125V电压时，LEDl0发光。以上是用10个LED作0125V十级显示，每级0125V，若输入的电压U0大于1.25V时，可增加一只电位器，从滑动触头取得1.25V电压，同样进行0U0的十级显示，也可以、脚外接电压源来实现。例如：若将脚外接10V标准电压源，脚接地，可以作010V十级显示的电压表，若将脚接10V，脚接5V电压，则可以作一个510V显示的电压表，每级0.5V，设置非常灵活。但使用时应该注意脚电压至少比脚电源电压V+低2V。三、拓展应用及制作脚接地，与脚间外接R为1.25K，设定LED的发光电流为10mA，内分压器的设定脚未接内部标准电压源，而是连接由LED0、W1、W2 组成的外接串连分压电路的电位器滑动触头，这样设定显示范围更灵活方便，LED0的作用既可以当作电源指示，又可使脚设定电压至少比电源电压低约V。这种连接方式，可使脚的参考电压U6选择范围为：UCVU6U4，脚参考电压U4选择范围为：U6U40，通过调节选择可做成0V（UC2）V范围内任意电压段的电压表或电平动态显示器。IC1为三端固定稳压器，可根据电路对电源电压的要求选择78067815间的一种，C1、C2为滤波电容。图5为通用电平显示电路的印刷电路板图，供制作者设计安装时参考。图中的脚根据需要可用导线与脚（电源正端）或脚焊接，以实现条状或点状显示。、脚外接参考电压选择时，应先调整W2确定低端电压值，再调整W1确定高端电压值，W2也可不用，根据需要直接接地或通过计算用固定电阻代替。当输入信号很高（UiVC2V）时，可接串联电路分压，脚从分压点取得合适电压，线路板上已留有分压电阻位置。图中脚和脚需用导线焊接对应接点，见所画虚线。 请大家思考并试制以下电路产品：1 通过外接分压电阻可设置脚电压为3V、脚电压为12V，把分档输出的稳压电源正极接脚，则发光二极管LED17可分别指示输出电压3V、4.5V、6V、7.5V、9V、10.5V、12V，用于改制或自制物理实验常用的LED指示式“多档输出稳压电源”。2 脉冲信号或变化快的周期性信号，用指针式电表难以观察。则可以用放大电路（例如运放电路LM324）把变化的弱信号放大后，两种极性信号（即正、反方向的信号）分别输入到两个LM3914的脚，做成物理演示用“光标式电子检流计”。3 市电经降压、整流、滤波后接至LM3914的脚，通过设置合适的、脚电压，可用10只LED指示市电电压的高低变化，再在、脚（即LED1、LED10的负极）处连接继电器或双向可控硅（必须接脚设置为