LM3915 ICデータシート、ピン配列、アプリケーション回路

LM3915 ICの使用方法を理解するのが難しい場合、この記事は、このICを使用して必要な適用可能な回路を簡単に構築するのに役立ちます。ここでは、IC LM3915のデータシート、そのピン配置機能、主な電気的仕様、およびいくつかの有用なアプリケーション回路について説明します。

概要

LM3915は、アナログ電圧信号を検出し、10個の出力でインクリメンタルまたはシーケンシャルロジックスイッチングを生成するように設計されたモノリシックICです。

LED、LCD、真空ディスプレイなどの表示デバイスをこれらの出力に接続して、変化する入力アナログ信号に応答して対応する視覚的表示を取得できます。

ICには、出力LEDが個別にシーケンスされるか（ドットモード）、または棒グラフの形式でシーケンスされるかを指定するための1つのピン配置があります。

ICには10個の出力用のプログラム可能な電流レギュレーションが内蔵されているため、LEDは抵抗を制限せずに接続できます。

10個のLEDすべてを含むIC回路は、最低3Vから最大25Vの電源を使用して動作できます。

このICは、適応可能な電圧リファレンスと正確な10ステップの分圧器を備えています。ハイインピーダンス入力バッファには、0Vから+ 1.5V以内のアナログ電圧を供給することができます。

さらに、入力は±35Vの範囲までの信号から十分に保護されています。

入力バッファは、すべて高精度分周器ネットワークを参照する10個のオペアンプコンパレータを実行します。システムの精度レベルは通常1dB付近です。

LM3915の3dB /ステップディスプレイは、広いダイナミックレンジの入力信号を受け入れるように作られています。たとえば、入力は、オーディオまたは音楽信号の形式で、光の強度または振動電気を変化させることができます。

オーディオアプリケーションは、平均またはピークレベルインジケータ、電力計、RF信号強度計の形をとることができます。

従来のアナログのアップグレード LM3915を搭載したVUメーター ベースのLED棒グラフは、より良い照明応答、改善された視野を備えた耐久性のあるディスプレイを提供し、入力信号のより良い解釈を可能にします。

LM3915は非常に使いやすいです。 10個のLEDに加えて、1つの抵抗だけで1.2Vのフルスケールたわみ計を使用することもできます。

別の別の抵抗器は、電源電圧値に関係なく、1.2V〜12Vのフルスケール範囲を設定します。 LEDの明るさは1つの外部ポットで簡単に制御できます。

典型的なLM3915回路構成

次の画像は、ICLM3915を最も一般的な機能モードまたは基本的な機能モードでセットアップする方法を示しています。

あなたが新しい愛好家であり、必要なアクションを取得するためにIC LM3915またはLM3914のピン配置をすばやく構成したい場合は、次の図を使用できます。ピン配置の詳細を以下に説明します。

ピン＃10、ピン＃11、ピン＃12、ピン＃13、ピン＃14、ピン＃15、ピン＃16、ピン＃17、ピン＃18、およびピン＃1 =すべてLED接続用の出力です。 LEDは外部抵抗を必要としませんが、下側での消費を維持するために、LED供給ラインを5Vに制限することが望ましいです。

ピン＃3はVDDまたはICの正電源入力であり、3V〜25Vの任意の電源を使用できますが、LEDの消費を下側に保つために5Vを使用することをお勧めします。

ピン＃8は、ICのVssまたはグランド（負）電源ピンです。

ピン＃6とピン＃7は、1K抵抗を介して結合し、グランドラインに終端することができます。

ピン＃5は、10kプリセットとコンデンサを使用して上の図に示すように構成する必要があります。このプリセットは、入力信号の強度に応じてフルスケールのLED照明範囲を設定するように調整できます。

ピン＃9は、未接続（オープン）のままにするか、+電源ラインに接続することができます。接続しないままにすると、LEDは上下に順番に並んで、実行中の「DOT」のように表示されるため、DOTモードと呼ばれます。ピン＃9が正のラインに接続されている場合、LEDは上下に動く照らされたバーのようになり、バーモードと呼ばれます。

これが完了すると、入力信号を供給し、LEDの素晴らしい動きを監視するだけです。 入力信号または音楽の振幅を変化させる

絶対最大定格

LM3915の絶対最大定格は、デバイスが処理できる最大電圧および電流パラメータを示します。

• 供給電圧= 25V
• ここで別の電源を使用している場合のLEDの出力電源= 25V（上記と同じ）
• 最大入力信号範囲= + /-35V
• 除算器の基準電圧=供給レベルに対して-100mV。
• 消費電力= 1365 mW

ICの内部レイアウト

次の図は、ICの内部レイアウトを示しています。ピン＃5の入力信号を処理するためにオパムコンパレータがどのように配置されているかを見ることができます。ピン＃7のリファレンスは、ラダータイプの抵抗分割器ネットワークを介してオペアンプの非反転入力に増分順に適用されます。

機能説明

上記の基本的なLM3915ブロック図は、回路の機能の一般的な認識を提供します。高入力インピーダンスの電圧フォロワバッファは、入力ピン＃5の信号に応答します。

このピン配列は、過電圧および逆極性信号に対して保護されています。次に、バッファからの信号は10個のコンパレータのグループに送られます。

この各オペアンプは、抵抗分割器シリーズを介して基準レベルを増加させるようにバイアスされています。上の画像では、抵抗ネットワークは内部1.25V基準電圧にリンクされています。

ここで、入力信号が3 dB上昇するごとに、コンパレータレベルのスイッチがトリガーされ、それぞれのLEDが移動してシーケンスを実行し、信号応答を解釈します。

この内部抵抗分割器は、外部抵抗分割器ネットワークを介して、ピン＃5で0〜2ボルトの電位で動作させることができます。

内部電圧リファレンス

IC LM3915の基準電圧は、REF OUT（ピン＃7）とREF ADJ（ピン＃8）の間にわずか1.25Vを蓄積するように可変にすることを目的としています。

基準電圧は抵抗R1の両端に実装されており、好みに応じて変更できます。供給DC電圧が一定であるため、定電流I1が出力設定抵抗R2を通過して、次の出力電圧が可能になります。

V_アウト= V_REF（1 + R2 / R1）+ I_ADJR2

基準電圧ピン＃7が取り込む電流によって、LED電流の量が決まります。点灯している各出力LEDが消費できる電流の約10倍が期待できます。

この電流は、電源電圧の変動や温度変化に関係なく、ほぼ一定です。 LED駆動電流を計算する際には、内部10抵抗分圧器、および外部電流と分圧器が使用する電流を考慮する必要があります。

このICは、リアルタイムで参照されるLEDの輝度を変調する機能、または入力電圧の変動やその他の信号に応答する機能を提供します。これにより、入力過電圧、アラームなどを生成するための多くの革新的なディスプレイまたはオプションを含めることができます。

LM3915の出力は、以下に示すように、すべて内部電流制御のNPNBJTバッファです。

内部フィードバックフックは、トランジスタが過電流状態になるのを制限します。 LEDの出力電流は、出力電圧の変動に関係なく、トランジスタが高入力電源で飽和しなくなるまで、基準負荷電流の約10倍に固定されます。

MODEピン＃9の使用方法

このピンは、2つの機能を実行するように構成されています。次の簡略化されたブロック図を参照してください。

ドットまたはバーモードの選択

ピン＃9が+電源ラインに接続されている場合（または-100mVと電源レベルの間）、コンパレータC1はこれを検知し、出力を棒グラフモードに設定します。このモードでは、すべてのLEDが、ピン＃5のさまざまな信号に応答して上下に移動する、照らされた「バー」のように応答します。

ピン＃9が接続されていない場合、出力は「DOT」モードに設定されます。 LEDが一度に1つずつ上下にシーケンスし、脈動する照明付きDOTまたは点のような外観を生成することを意味します。

ピン＃9を構成する基本的な方法は、ドットモードを実装するためにピンを開いたままにするか、接続しないか、バーモードを実装するために電源V +に接続することです。

バーモード操作では、ピン＃9をピン＃3にすぐに接続する必要があります。 LEDチェーンに大電流を供給するLED +ラインは、ピン＃9と一緒に使用しないでください。これにより、大きなIRドロップがこのピンから離れた状態に保たれます。

複数のLM3915がドットモードでカスケード接続されている場合に出力LEDディスプレイが正しく機能するように、ピン＃10のLEDが、モメネットの最初のLM3915 ICのLED＃1がオフになるように、特別な回路が組み込まれています。 2番目のLM3915がオンになります。

ドットモードでLM3915ICをカスケード接続するための設計を以下に示します。

入力信号電圧が2番目のLM3915のしきい値を下回っている状態では、LED＃11はオフのままです。したがって、最初のLM3915のピン＃9は、ICをドットモードで動作させる効果的な開回路を経験します。

ただし、入力信号がLED＃11のしきい値を超えると、最初のLM3915のピン＃9は、VLEDより下のLEDの順方向電圧（1.5V以上）に等しいレベルだけ降下します。

この状況は、VLEDより0.6V低い値を基準とするコンパレータC2によって即座に検出されます。 C2出力を強制的にローにし、出力トランジスタQ2をシャットオフし、続いてLED＃10をオフにします。

VLEDは、ピン＃11に接続された抵抗20kを介して検出されます。 LED＃9からリダイレクトされる小さな電流（100 µA未満）は、LEDの強度に認識できる影響を与えません。ピン＃1の追加の電流源は、入力信号の上昇がLEDをオフにするのに十分であるかどうかに関係なく、LED＃11を流れる最低100 µAを維持します。

これは、最初のLM3915のピン＃9が十分に低く保たれているため、シーケンスの上位LEDのいずれかが点灯している間はLED＃10がオフになります。

通常、100 µAではLEDの明るさはそれほど高くありませんが、高効率のLEDを使用し、真っ暗な状態で十分に見える場合があります。これが受け入れられないように聞こえる場合、簡単な解決策は、10kの抵抗でLED＃11をシャントすることです。

1V IR降下は、LED＃10のスイッチをオフに維持するために必要な最小900 mVよりも高いですが、LED＃11が望ましくない制限を超えて導通しないように十分に小さいです。

最も困難な問題は、特に棒グラフモードで、かなりのLED電流が消費された場合に発生します。

このような電流がグランドピンから離れると、外部配線内で電圧降下が発生し、グリッチや変動が発生します。

信号ポート、接地基準、および抵抗チェーンの底面から、ピン＃2に最も近い可能性のある単一の共通端子にリターンケーブルを接続することが理想的なアプローチになります。

VLEDから一般的なLEDアノードに向かって延長されたワイヤ接続は、発振を引き起こす可能性があります。問題の深刻さに基づいて、0.05 µFから2.2 µFのデカップリングコンデンサをLEDアノードコモンとピン＃2の間に使用できます。

これは、発生した振動を減衰させるのに役立ちます。 LEDアノード電源ラインの配線に到達できない場合は、ピン＃1からピン＃2への同一のデカップリングが干渉をキャンセルするのにちょうど適切であることがわかります。

電力損失

特にバーモードでの消費電力を考慮する必要があります。たとえば、5V電源とすべてのLEDが20 mAの電流で動作するように設定されている場合、ICのLEDドライバセクションは600mW以上を消費すると予想されます。

このような場合、7.5Ωの抵抗をLED供給ラインと直列に使用できます。これにより、消費レベルを元の値の半分に下げることができます。この抵抗の負の端は、ピン＃2の2.2 µFの固体タンタルバイパスコンデンサで補強する必要があります。

カスケードLM3915IC

60dBまたは90dBのダイナミックレンジの表示信号を使用するには、いくつかのLM3915ICをカスケード接続する必要がある場合があります。

いくつかのLM3915をカスケード接続する簡単で手頃な方法は、に示されているように2つのICの基準電圧を30dB離して固定することです。

ポテンショメータR1は、最初のLM3915ICのフルスケール電圧をわずかに316mVに調整するために使用され、2番目のICのリファレンスはR4によって10Vにスケジュールされています。

この手法の欠点は、LED＃1のスイッチオンしきい値がわずか14 mVであり、LM3915のオフセット電圧が最大10 mVであることを考慮すると、かなりのエラーが発生する可能性があることです。

この方法は、いくつかの初期ディスプレイしきい値で適切な精度を必要とする60dBディスプレイには絶対にお勧めできません。

次の図に示す優れた手法により、2つのLM3915 ICのそれぞれのリファレンスが10Vに保たれ、下側のLM3915への入力信号が30dBブーストされます。 1％抵抗のペアがアンプのゲインを±0.2dBに固定できることを考えると、ゲインを下げる必要はありません。

ただし、5 mVのオペアンプオフセット電圧により、最初のLEDスイッチング制限が約4 dB変更される可能性があるため、オフセットトリミングが必要になります。

1回の調整で、30dBのゲインステージとともに2つの高精度整流器間のオフセットを無効にすることができる場合があることに注意してください。

一方、増幅するのではなく、適度に高い振幅の入力信号を下部のLM3915に直接供給し、その後30dB減衰させて2番目のLM3915ICを押すことができます。

LM3915アプリケーション回路

半波ピーク検出器

IC LM3915を介してAC信号を表示する最良の方法は、整流されていないピン5に直接実装することです。点灯しているLEDは、印加されたAC波形の瞬間的な大きさを示しているため、同じ方法でオーディオ信号の最大値と平均値の両方を決定することが可能になります。

LM3915は、特に正の半サイクルによく応答しますが、±35V（または39k抵抗を入力信号と直列に使用する場合は最大±100V）の入力信号に悪影響を与えることはありません。

セットアップから最適な明るさを得るために、回路をDOTモードで操作し、各LEDが30mAを消費できるようにすることをお勧めします。

ACの平均値を検出するため、またはピークを検出するために、信号の整流が必要になります。

LM3915が分圧器全体で10Vフルスケールでセットアップされている場合、最初のLEDのスイッチングしきい値はわずか450mVになります。通常のシリコンダイオード整流器は、0.6 Vのダイオードしきい値のため、低レベルでは効果的に機能しない可能性があります。

上の図の半波ピーク検出器は、ダイオードの前にPNPエミッタフォロワを採用しています。トランジスタのベース-エミッタ間電圧が約100mVの範囲でダイオードオフセットをブロックするという事実により、この方法は30dBディスプレイを使用する単一のLM3915アプリケーションで十分に機能します。

その他のアプリケーション回路

実際には、ICLM3915を使用して構築できる回路アプリケーションは膨大な数に上ります。私はすでにこのウェブサイトでそれらのいくつかについて議論しました、あなたは訪問することによって参照することができます ここに ：

皆さん、これはICLM3915のデータシートとピン配置の詳細を説明する短い説明でした。ご不明な点がございましたら、下のコメントボックスからお知らせください。できるだけ早くご連絡させていただきます。

参考文献

https://www.digchip.com/datasheets/download_datasheet.php?id=514550&part-number=LM3915

https://es.wikipedia.org/wiki/LM3915