LM331是美國NS公司生產(chǎn)的性能價(jià)格比高、外圍電路簡單、可單電源供電、低功耗的精密電壓/頻率轉(zhuǎn)換器集成電路。LM331動(dòng)態(tài)范圍寬達(dá)100dB，工作頻率低到0.1Hz時(shí)尚有較好的線性度，數(shù)字分辨率達(dá)12位。LM331的輸出驅(qū)動(dòng)器采用集電極開路形式，因此可通過選擇邏輯電流和外接電阻來靈活改變輸出脈沖的邏輯電平，以適配TTL、DTL和CMOS等不同邏輯電路。LM331可工作在4.0V～40V之間，輸出可高達(dá)40V，而且可以防止VCC短路。
lm331特點(diǎn)
保證線性：0.01%（最大）
低功耗：15mW5V
廣泛的全面頻率：1Hzto100kHz
脈沖輸出兼容所有的邏輯形式
寬動(dòng)態(tài)范圍：100db
lm331引腳圖及其功能
lm331引腳功能
lm331內(nèi)部結(jié)構(gòu)
LM331的內(nèi)部電路組成如圖所示由輸入比較器、定時(shí)比較器、R-S觸發(fā)器、輸出驅(qū)動(dòng)管、復(fù)零晶體管、能隙基準(zhǔn)電路、精密電流源電路、電流開關(guān)、輸出保護(hù)管等部分組成輸出驅(qū)動(dòng)管采用集電極開路形式，因而可以通過選擇邏輯電流和外接電阻，靈活改變輸出脈沖的邏輯電平，以適配TTL、DTL和CMOS等不同的邏輯電路。LM331可采用雙電源或單電源供電，可工作在4.0～40V之間，輸出可高達(dá)40V，而且可以防止Vcc短路。
工作原理
上圖是由LM331組成的電壓—頻率變換電路。外接電阻Rt、Ct和定時(shí)比較器、復(fù)零晶體管、R-S觸發(fā)器等構(gòu)成單穩(wěn)定時(shí)電路。當(dāng)輸入端Vi+輸入一正電壓時(shí)，輸入比較器輸出高電平，使R-S觸發(fā)器置位，Q輸出高電平，輸出驅(qū)動(dòng)管導(dǎo)通，輸出端fo為邏輯低電平，同時(shí)，電流開關(guān)打向右邊，電流源IR對(duì)電容CL充電。此時(shí)由于復(fù)零晶體管截止，電源Vcc也通過電阻Rt對(duì)電容Ct充電。
當(dāng)電容Ct兩端充電電壓大于Vcc的2/3時(shí)，定時(shí)比較器輸出一高電平，使R-S觸發(fā)器復(fù)位，Q輸出低電平，輸出驅(qū)動(dòng)管截止，輸出端fo為邏輯高電平，同時(shí)，復(fù)零晶體管導(dǎo)通，電容Ct通過復(fù)零晶體管迅速放電;電流開關(guān)打向左邊，電容CL對(duì)電阻RL放電。當(dāng)電容CL放電電壓等于輸入電壓Vi時(shí)，輸入比較器再次輸出高電平，使R-S觸發(fā)器置位，如此反復(fù)循環(huán)，構(gòu)成自激振蕩。右圖畫出了電容Ct、CL充放電和輸出脈沖f0的波形。設(shè)電容CL的充電時(shí)間為t1，放電時(shí)間為t2，則根據(jù)電容CL上電荷平衡的原理，我們有：
（IR-VL/RL）t1=t2VL/RL右圖為電容充放電輸出波形圖：
從上式可得：
f0=1/（t1+t2）=VL/（RLIRt1）
實(shí)際上，該電路的VL在很少的范圍內(nèi)（大約10mV）波動(dòng)，因此，可認(rèn)為VL=Vi，故上式可以表示為：
f0==Vi/（RLIRt1）
可見，輸出脈沖頻率f0與輸入電壓Vi成正比，從而實(shí)現(xiàn)了電壓-頻率變換。式中IR由內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源供給的1.90V參考電壓和外接電阻Rs決定，IR=1.90/Rs，改變Rs的值，可調(diào)節(jié)電路的轉(zhuǎn)換增益，t1由定時(shí)元件Rt和Ct決定，其關(guān)系是：t1=1.1RtCt，典型值Rt=6.8kΩ，Ct=0.01μF，t1=7.5μs。由f0=Vi/（RLIRt）可知，電阻Rs、RL、Rt和電容Ct直接影響轉(zhuǎn)換結(jié)果f0，因此對(duì)元件的精度要有一定的要求，可根據(jù)轉(zhuǎn)換精度適當(dāng)選擇。電容CL對(duì)轉(zhuǎn)換結(jié)果雖然沒有直接的影響。但應(yīng)選擇漏電流小的電容器。電阻R1和電容C1組成低通濾波器，可減少輸入電壓中的干擾脈沖，有利于提高轉(zhuǎn)換精度。
lm331應(yīng)用電路（一）
如圖是由LM331等構(gòu)成的電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路。LM331是由片內(nèi)1·9v的基準(zhǔn)電壓、電流開關(guān)。比較器和觸發(fā)器等構(gòu)成的單片電壓/頻率轉(zhuǎn)換集成電路。為了擴(kuò)大量程范圍，電路中增設(shè)A1運(yùn)算放大器?；鶞?zhǔn)電流IR由（Rl+R（RPl））進(jìn)行設(shè)定，由于內(nèi)部基準(zhǔn)電壓為1·9V，因此IR=l·9V/（Rl+R（RPl）），通常的設(shè)定范圍為100一500μA。另外，電流開關(guān)輸出（1腳）端的電流平均值I。與輸人電流Ii相等。對(duì)于片內(nèi)的充放電電路，當(dāng)充電電壓達(dá)到電源電壓的2A時(shí)，電路復(fù)位，因此脈沖寬度等于1·1R4C3。由于輸入電流Ii等于1·lxR4xC3xf0xIR，輸入電流Ii與振蕩頻率f0成比例，即輸出頻率f0與-Ui成比例。