|
Корпус: DIP-18
|
Микросхема LM3914N фирмы National Semiconductors позволяет построить линейный светодиодный индикатор из 10 точек. Индикация может производится в режимах "точка" и "столбик".
Особенностью микросхемы LM3914 является программирование постоянного значения выходных токов формирователей. Резистор задает выходной ток, а схема компенсирует изменения прямого падения напряжения светодиодов. Это имеет практическое значение, когда в одной и той же системе используются светодиоды различных цветов. LM3914 создает приблизительно одинаковый ток на каждом выходе формирователя, не зависящий (в определенных пределах) от прямого падения напряжения на светодиоде.
|
|
Основу микросхемы LM3914N составляют десять компараторов, на инверсные входы которых через буферный ОУ подается входной сигнал, а прямые входы подключены к отводам резистивного делителя напряжения. Выходы компараторов являются генераторами втекающего тока, что позволяет подключать светодиоды без ограничительных резисторов.
Индикация может производиться или одним светодиодом (режим "точка”), или линейкой из светящихся светодиодов, высота которой пропорциональна уровню входного сигнала (режим "столбик”).
Входной сигнал Uвх подают на вывод 5, а напряжения, определяющие диапазон индицируемых уровней, — на выводы 4 (нижний уровень Uн) и 6 (верхний уровень Uв). Эти напряжения должны быть в пределах от 0 до уровня, на 1,5В меньше напряжения источника питания, подключаемого к выводу 3.
"Цена деления” индикатора, т. е. увеличение входного напряжения, вызывающее включение очередного светодиода, составляет 0,1 от разности Uв - Uн.
Пока напряжение на входе Uвх меньше, чем на входе Uн плюс "цена деления”, ни один светодиод не светится. Как только эти напряжения сравняются, включается светодиод HL1, подключенный к выходу 1.
В режиме "точка” при увеличении входного напряжения ток по выходу 1 прекращается и появляется ток выхода 2, при этом гашение первого светодиода и включение второго происходит одновременно, свечение как бы "перетекает” из одного светодиода в другой, и не возникает ситуации, когда оба светодиода погашены.
В режиме "столбик” включение очередного светодиода не вызывает гашения предыдущего.
Микросхема LM3914 предназначена для построения индикаторов с линейной шкалой, и все резисторы ее делителя имеют одинаковое сопротивление.
|
Структурная схема LM3914:
(нажмите для увеличения)
|
|
Схема установки напряжения внутреннего источника LM3914N:
|
Микросхема LM3914N содержит источник опорного напряжения с номинальным значением 1,25 В. Путем подключения двух внешних резисторов напряжение может быть установлено любой большей величины, не превышающей на 2В ниже напряжения питания, но не более 12 В. Подключение резисторов и расчет опорного напряжения осуществляется так же, как для микросхемы LM317 (КР142ЕН12):
Uоп = (R2/R1+1) x 1,25В + I8R2,
где R1 — сопротивление резистора, подключенного между выводами 7 и 8, R2 — сопротивление резистора, подключенного между выводом 8 и общим проводом, I8 — вытекающий ток вывода 8, составляющий около 100 мкА.
|
|
Электрические параметры LM3914N-1:
|
Параметр
|
Режим измерения
|
Мин.
|
Тип.
|
Макс.
|
|
Напряжение сдвига буферного усилителя и первого компаратора
|
Uвх<12B, 1СВ = 1 мА
|
|
3мВ
|
10мВ
|
|
Напряжение сдвига остальных компараторов
|
Uвх< 12B, Iсв = 1 мА
|
|
3мВ
|
15мВ
|
|
Крутизна передаточной характеристики компараторов
|
Iсв = 10 мА
|
3мА/мВ
|
8мА/мВ
|
|
|
Максимальный входной сигнал
|
|
-35В
|
|
+35В
|
| Напряжение питания |
|
+3В |
|
+25В |
| Допустимое напряжение на выходах |
|
|
|
+25В |
| Максимальная рассееваемая мощность |
|
|
|
1,365Вт |
|
Суммарное сопротивление резисторов делителя
|
|
8Ком
|
12Ком
|
17Ком
|
|
Точность резисторов делителя
|
|
|
0,5%
|
2%
|
|
Напряжение опорного источника Uref
|
Uпит = 5 В, Iref = 0,1... 4 мА
|
1,2В
|
1,28В
|
1,34В
|
|
Изменение Uref при изменении Uпит
|
Uпит = 3...18В
|
|
0,01%/В
|
0,03%/В
|
|
Изменение Uref при изменении тока нагрузки Iref, %
|
Uпит = 5 В, Iref = 0,1...4 мА
|
|
0,4%
|
0,2%
|
|
Изменение Uref при изменении температуры
|
Т = 0..+70°С, Uпит = 5 В, Iref = 1 мА
|
|
1%
|
|
|
Ток вывода 8
|
|
|
75мкА
|
120мкА
|
|
Выходной ток (ток светодиода)
|
Iref = 1 мА
|
7мА
|
10мА
|
13мА
|
|
Разброс токов выходов
|
Iсв = 2 мА
|
|
0,12
|
0,4
|
|
Iсв =20 мА
|
|
1,2
|
3
|
|
Изменение тока выхода при изменении напряжении на выходе
|
Iсв = 2мА
|
|
0,1мА
|
0,25мА
|
|
2..17В 1св = 20мА
|
|
1мА
|
3мА
|
|
Выходной ток в закрытом состоянии, мкА
|
|
|
0,1мкА
|
10мкА
|
|
Только вывода 1 в режиме "точка"
|
60мкА
|
150мкА
|
450мкА
|
|
Потребляемый ток при выключенных светодиодах, мА
|
Uпит = 5 В, Iref = 0,2 мА
|
|
2,4мА
|
4,2мА
|
|
Uпит = 20 В, Iref = 1 мА
|
|
6,1мА
|
9,2мА
|
|
|
Типовая схема подачи входного напряжения на LM3914N:
Сопротивление резистора R1 выбирают в соответствии с уровнем входного сигнала Umax, при котором должен включаться верхний светодиод шкалы, по формуле:
R1 = R2(Umax/1,25- 1).
|
Возможна подача опорного напряжения на LM3914N, например, 10В от внешнего источника:
|
Если напряжение на выводе 4 микросхемы (Uн) установить отличным от нуля, можно получить растянутую линейную шкалу — от Uн до Uв:
Напряжение на входе Uв составляет около 1,2В, а на входе Uн подстроечным резистором R3 это может быть установлено в пределах 0...Uв.
|
|
Вариант вольтметра для бортовой сети автомобиля:
Если выбрать Uн равным 2/3 от Uв, т. е. 0,8В, а коэффициент передачи делителя R1R2 подстроенным резистором R2 установить 0,08, то диапазон индицируемых уровней составит 10,5... 15 В, т.е. первому включившемуся светодиоду соответствует напряжение 10,5В, последнему — 15В.
В этом случае напряжения верхнего Uв = 3,6В и нижнего уровня Uн = 2,4 В устанавливаются подстроечным резистором R4, а коэффициент передачи входного сигнала на вход Uвх микросхемы, равный 0,24, — резистором R2.
|
Для формирования "столбика” можно все светодиоды соединить последовательно, а микросхему LM3914 перевести в режим "точка”.
Напряжение питания в этом случае должно определяться исходя из того, что падение напряжения на каждом светодиоде около 2В, почти столько же должно быть на выходе 10 микросхемы, когда включены все светодиоды. |
Последовательное включение светодиодов в режиме "точка” позволяет получить следующий вариант построения индикатора.
 HL1—HL4 жёлтого цвета (мало),
HL5—HL8 — зелёного (норма),
HL9, HL10— красного (много).
Данная шкала загорается отдельными участками разного цвета в зависимости от диапазона измеряемого сигнала.
|
|
Во рассмотренных выше вариантах индикаторов вход 9 управления "столбик/точка” был никуда не подключен, что обеспечивало индикацию в режиме "точка”. Если желательна индикация "столбиком”, вход 9 следует подключить к +Uпит (вывод 3).
Однако при включении всех десяти светодиодов существенно увеличивается мощность, рассеиваемая на микросхеме LM3914.
Допустимая мощность 1,365Вт при +25°С, 1,1Вт при +40°С.
Если задаться током 10 мА через каждый светодиод, то суммарный ток через 10 включенных светодиодов будет 100 мА и при температуре 40°С напряжение на выходах микросхемы не должно превышать 11 В, а напряжение питания цепей светодиодов — 12,5 В.
Если нужен больший ток через светодиоды, можно уменьшить напряжение питания светодиодов вплоть до 3В, при этом питание микросхемы LM3914 можно осуществлять от источника с большим напряжением.
В случае, когда применение двух источников по каким-либо причинам неприемлемо, можно последовательно с каждым светодиодом включить ограничительный резистор:
 |
Каскадное включение микросхем LM3914N - шкала из 20 светодиодов:
(нажмите для увеличения)
|
(При отсутствии картинок нажите правой кнопкой мыши "Показать рисунок")
Литература: "Радиохобби", 2001г, №3, С. Бирюков: "ИМС индикаторов уровня звукового сигнала LM3914/15/16 National Semiconductor" |
