Si tiene dificultades para entender cómo utilizar un circuito integrado LM3915, este artículo le ayudará a construir fácilmente cualquier circuito aplicable deseado utilizando este circuito integrado. Aquí, discutiremos la hoja de datos del IC LM3915, sus funciones de asignación de pines, sus principales especificaciones eléctricas y también algunos circuitos de aplicación útiles.
Descripción general
El LM3915 es un IC monolítico diseñado para detectar señales de voltaje analógicas y producir una conmutación lógica incremental o secuencial en sus 10 salidas.
Los dispositivos identificadores como LED, LCD o pantallas de vacío se pueden conectar con estas salidas para obtener una indicación visual correspondiente en respuesta a la señal analógica de entrada variable.
El IC tiene un pinout para designar si los LED de salida se secuenciarán individualmente (modo de puntos) o en forma de gráfico de barras.
El LED se puede conectar sin resistencias limitadoras ya que el IC incluye regulación de corriente interna programable para las 10 salidas.
El circuito IC, incluidos los 10 LED, se puede operar con un suministro de tan solo 3 V y hasta 25 V.
El IC cuenta con una referencia de voltaje adaptable y un divisor de voltaje preciso de 10 pasos. El búfer de entrada de alta impedancia se puede alimentar con voltajes analógicos desde 0 V hasta + 1,5 V.
Además, las entradas están bien protegidas contra señales hasta el rango de ± 35V.
El búfer de entrada ejecuta 10 comparadores opamp que están todos referenciados a la red de divisores de precisión. El nivel de precisión del sistema se encuentra normalmente en las proximidades de 1 dB.
La pantalla de 3 dB / paso del LM3915 está diseñada para aceptar señales de entrada con un amplio rango dinámico. Por ejemplo, la entrada puede ser en forma de señal de audio o música, variando la intensidad de la luz o la electricidad vibratoria.
Las aplicaciones de audio pueden ser en forma de indicadores de nivel promedio o pico, medidores de potencia y medidores de intensidad de señal de RF.
Actualización del analógico tradicional Medidores VU con un LM3915 El gráfico de barras LED basado en ofrece una mejor respuesta iluminada, una pantalla duradera con un campo de visión mejorado que permite una mejor interpretación de la señal de entrada.
El LM3915 es muy sencillo de usar. Además de los diez LED, incluso puede utilizar un medidor de deflexión de escala completa de 1,2 V con una sola resistencia.
Otra resistencia separada establece el rango de escala completa entre 1.2V y 12V independientemente del valor de voltaje de suministro. El brillo del LED se puede controlar fácilmente con un solo potenciómetro externo.
Configuración típica del circuito LM3915
La siguiente imagen muestra cómo se puede configurar el IC LM3915 en su modo funcional más típico o básico.
Si es un aficionado nuevo y desea configurar los pines de IC LM3915 o LM3914 rápidamente para obtener las acciones requeridas, entonces se podría usar el siguiente diagrama. Los detalles del pinout se explican a continuación:
pin # 10, pin # 11, pin # 12, pin # 13, pin # 14, pin # 15, pin # 16, pin # 17, pin # 18 y pin # 1 = Todas son salidas para conexión de LED. Los LED no necesitan una resistencia externa, pero preferiblemente la línea de suministro de LED debe restringirse a 5V para mantener la disipación en el lado inferior.
El pin n. ° 3 es el VDD o la entrada de suministro positivo para el IC, que puede aceptar cualquier suministro entre 3 V y 25 V, pero recomiendo usar 5 V para mantener la disipación del LED en el lado inferior.
El pin # 8 es el Vss o el pin de suministro de tierra (negativo) del IC.
El pin n. ° 6 y el pin n. ° 7 se pueden unir y terminar a la línea de tierra a través de una resistencia de 1K.
El pin n. ° 5 debe configurarse como se muestra en el diagrama anterior a través de un preajuste de 10k y un condensador. Este preajuste se puede ajustar para configurar el rango de iluminación LED de escala completa dependiendo de la fuerza de la señal de entrada.
El pin # 9 podría dejarse desconectado (abierto) o conectado a la línea de suministro +. Cuando se dejan desconectados, los LED se secuencian arriba / abajo de forma individual y aparecen como un 'DOT' en ejecución y, por lo tanto, se llama modo DOT. Cuando el pin # 9 está conectado a la línea positiva, la secuencia de LED es como una barra iluminada que se mueve hacia arriba / abajo, por lo que se llama modo de barra.
Una vez hecho esto, solo se trata de alimentar la señal de entrada y observar el maravilloso movimiento de los LED según el Variación de amplitudes de señal de entrada o música
Índices absolutos máximos
La clasificación máxima absoluta de LM3915 indica el voltaje máximo y los parámetros de corriente que el dispositivo puede manejar.
- Voltaje de suministro = 25 V
- Suministro de salida en los LED si está utilizando un suministro separado aquí = 25 V (igual que el anterior)
- Rango máximo de señal de entrada = +/- 35 V
- Voltaje de referencia del divisor = -100mV al nivel de suministro.
- Disipación de energía = 1365 mW
Disposición interna del IC
El siguiente diagrama muestra el diseño interno del IC. Podemos ver cómo están dispuestos los comparadores opam para procesar la señal de entrada en el pin # 5. La referencia en el pin # 7 se aplicó en un orden incremental a través de las entradas no inversoras del opamp a través de una red de divisores de resistencias de tipo escalera.
descripcion funcional
El diagrama de bloques básico del LM3915 anterior proporciona la percepción general del funcionamiento del circuito. Un búfer seguidor de voltaje de alta impedancia de entrada responde a las señales del pin de entrada # 5.
Este pinout está protegido contra sobretensión y señales de polaridad inversa. La señal del búfer luego pasa a un grupo de 10 comparadores.
Cada uno de estos amplificadores operacionales está polarizado a niveles de referencia crecientes a través de la serie de divisores de resistencia. En la imagen de arriba, la red de resistencias está vinculada con el voltaje de referencia interno de 1,25 V.
Aquí, por cada aumento de 3 dB en la señal de entrada, se activa un interruptor en el nivel del comparador que hace que el LED respectivo se mueva y se secuencia en consecuencia, interpretando la respuesta de la señal.
Este divisor de resistencia interno podría funcionar con un potencial de 0 a 2 voltios en el pin # 5, a través de una red de divisor resistivo externo.
REFERENCIA DE VOLTAJE INTERNO
El voltaje de referencia para el IC LM3915 está destinado a ser variable de modo que acumule una pequeña cantidad de 1.25 V a través de REF OUT (pin # 7) y REF ADJ (pin # 8).
El voltaje de referencia se implementa a través de la resistencia R1 que se puede cambiar según se prefiera. Debido a que tenemos un suministro de voltaje de CC constante, se permite que una corriente constante I1 se mueva a través de la resistencia de ajuste de salida R2, lo que permite un voltaje de salida de:
VFUERA= VREF(1 + R2 / R1) + IADJR2
La corriente absorbida por el pin # 7 de voltaje de referencia decide la cantidad de corriente del LED. Podemos esperar alrededor de 10 veces esta corriente que puede consumir cada LED de salida iluminado.
Esta corriente es más o menos constante independientemente de las variaciones de la tensión de alimentación y los cambios de temperatura. La corriente utilizada por el divisor interno de 10 resistencias y el divisor externo de ajuste de voltaje y corriente deben tenerse en cuenta al calcular la corriente de accionamiento del LED.
El IC proporciona una función para modular el brillo del LED referenciado en tiempo real, o en respuesta a variaciones de voltaje de entrada y otras señales. Esto permite la inclusión de muchas pantallas u opciones innovadoras para producir sobretensiones de entrada, alarmas, etc.
Las salidas de LM3915 son todos búferes NPN BJT controlados internamente como se muestra a continuación.
Un gancho de retroalimentación interno restringe el transistor de situaciones de sobrecorriente. La corriente de salida para los LED se fija aproximadamente a 10 veces la corriente de carga de referencia, independientemente de las variaciones en el voltaje de salida hasta que, por supuesto, los transistores no estén saturados con un suministro de entrada alto.
Cómo usar el pin MODE # 9
Este pin está configurado para hacer cumplir dos funciones. Consulte el siguiente diagrama de bloques simplificado.
SELECCIÓN DE MODO DE PUNTO O BARRA
Cuando el pin # 9 está conectado a la línea de suministro + (o entre -100mV y el nivel de suministro), el comparador C1 detecta esto y establece la salida en el modo de gráfico de barras. En este modo, todos los LED responden en una forma de 'barra' iluminada que se mueve hacia arriba / abajo en respuesta a las señales variables en el pin # 5.
Si el pin # 9 no está conectado, las salidas se configuran en el modo 'DOT'. Es decir, los LED se secuencian hacia arriba / abajo individualmente uno a la vez, produciendo un DOT iluminado pulsante o una apariencia similar a un punto.
La forma básica de configurar el pin # 9 es mantenerlo abierto o desconectado para implementar el modo de puntos o conectarlo para suministrar V + para implementar el modo de barra.
En la operación en modo de barra, el pin n. ° 9 debe conectarse inmediatamente con el pin n. ° 3. La línea LED + que suministra grandes corrientes a la cadena de LED no debe usarse con el pin n. ° 9 para que las grandes gotas de IR se mantengan alejadas de este pin.
Para garantizar que la pantalla LED de salida funcione correctamente cuando más de un LM3915 están conectados en cascada en modo de puntos, se incorpora un circuito especial de modo que el LED en el pin # 10 se apaga para el primer IC LM3915 en el momento cuando el LED # 1 del segundo LM3915 se enciende.
El diseño para conectar en cascada los circuitos integrados LM3915 en modo punto se puede ver a continuación.
Con la condición de que el voltaje de la señal de entrada esté por debajo del umbral del segundo LM3915, el LED # 11 permanece apagado. El pin # 9 del primer LM3915 experimenta un circuito abierto efectivo que hace que el IC funcione en modo de puntos.
Sin embargo, en el momento en que la señal de entrada cruza el umbral del LED # 11, el pin # 9 del primer LM3915 cae en un nivel igual al voltaje directo del LED (1,5 V o más) por debajo de VLED.
Esta situación es detectada instantáneamente por el comparador C2, referenciado 0.6 V por debajo de VLED. Obliga a la salida C2 a bajar, apagando el transistor de salida Q2 y apagando posteriormente el LED # 10.
VLED se detecta a través de la resistencia 20k conectada al pin # 11. La pequeña corriente (por debajo de 100 µA) que se redirige desde el LED # 9 no produce ningún efecto reconocible sobre la intensidad del LED. Una fuente de corriente adicional en el pin n. ° 1 mantiene un mínimo de 100 µA a través del LED n. ° 11 independientemente de si el aumento de la señal de entrada es suficiente para apagar el LED.
Esto significa que el pin # 9 del primer LM3915 se mantiene lo suficientemente bajo como para mantener el LED # 10 apagado mientras cualquiera de los LED superiores de la secuencia está iluminado.
Aunque 100 µA no suelen crear un brillo LED considerable, podría ser lo suficientemente visible si se emplean LED de alta eficiencia y en total oscuridad. Si esto suena inaceptable, el remedio fácil sería derivar el LED # 11 con una resistencia de 10k.
La caída de IR de 1V es mayor que el mínimo de 900 mV necesario para mantener el LED # 10 apagado, pero lo suficientemente pequeña para asegurar que el LED # 11 no conduzca por encima de los límites no deseados.
El problema más desafiante surge cuando se consumen corrientes LED sustanciales, específicamente en el modo de gráfico de barras.
Dichas corrientes que se alejan del pin de tierra provocan caídas de voltaje dentro del cableado externo, lo que provoca fallas y fluctuaciones.
Obtener los cables de retorno de los puertos de señal, las referencias de tierra y del lado inferior de la cadena de resistencias a un solo terminal común que puede estar más cerca del pin n. ° 2 se convierte en un enfoque ideal.
Las conexiones de cables extendidas desde VLED hacia los ánodos LED comunes pueden desencadenar oscilaciones. Según la gravedad del problema, se pueden utilizar condensadores de desacoplamiento de 0,05 µF a 2,2 µF entre el común del ánodo del LED y el pin n. ° 2.
Esto ayuda a amortiguar cualquier oscilación desarrollada. Si el cableado de la línea de suministro del ánodo del LED no está accesible, un desacoplamiento idéntico entre la patilla # 1 y la patilla # 2 resulta suficiente para cancelar la interferencia.
Disipación de potencia
Debe tenerse en cuenta la disipación de potencia, específicamente en modo barra. Por ejemplo, con un suministro de 5 V y todos los LED configurados para funcionar con una corriente de 20 mA, se puede esperar que la sección del controlador LED del IC disipe más de 600 mW.
En casos como este, se puede usar una resistencia de 7.5Ω en serie con la línea de suministro de LED, lo que podría ayudar a reducir el nivel de disipación a la mitad del valor original. El extremo negativo de esta resistencia debe reforzarse con un condensador de derivación de tantalio sólido de 2,2 µF con el pin # 2.
CI EN CASCADA LM3915
Para usar señales de visualización de rango dinámico de 60 dB o 90 dB, es posible que necesite que algunos circuitos integrados LM3915 se conecten en cascada.
Un método sencillo y asequible de conectar en cascada un par de LM3915 sería fijar los voltajes de referencia de los dos circuitos integrados a 30 dB de distancia como se indica en el.
El potenciómetro R1 se emplea para regular el voltaje de escala completa del primer IC LM3915 a 316 mV marginalmente, mientras que la referencia del segundo IC está programada en 10 V por R4.
La desventaja de esta técnica es que el umbral de encendido del LED # 1 es simplemente de 14 mV y, considerando que el LM3915 puede tener un voltaje de compensación de hasta 10 mV, pueden producirse errores sustanciales.
Este método no se recomienda en absoluto para pantallas de 60 dB que requieren una precisión decente en los pocos umbrales de pantalla iniciales.
Una técnica superior que se muestra en la siguiente figura mantiene la referencia a 10 V para cada uno de los dos circuitos integrados del LM3915 y aumenta la señal de entrada al LM3915 inferior en 30 dB. Dado que un par de resistencias al 1% pueden fijar la ganancia del amplificador en ± 0,2 dB, la necesidad de una reducción de ganancia se vuelve innecesaria.
Sin embargo, un voltaje de compensación de amplificador operacional de 5 mV podría alterar el primer límite de conmutación de LED en alrededor de 4 dB, lo que requiere un recorte de compensación.
Recuerde que un solo ajuste puede ayudar a anular el desplazamiento entre los dos rectificadores de precisión junto con la etapa de ganancia de 30 dB.
Por otro lado, en lugar de amplificar, las señales de entrada de amplitud razonablemente alta podrían suministrarse directamente al LM3915 inferior y posteriormente atenuarse en 30 dB para presionar el segundo IC del LM3915.
Circuitos de aplicación LM3915
Detector de picos de media onda
La mejor manera de exhibir una señal de CA a través del IC LM3915 es implementarla directamente en el pin 5 sin rectificar. Debido a que el LED iluminado significa la magnitud instantánea de la forma de onda de CA aplicada, es posible determinar los valores máximo y promedio de las señales de audio en el mismo método.
El LM3915 responde bien específicamente a semiciclos positivos, pero no dañará ninguna señal de entrada hasta ± 35V (o incluso hasta ± 100V si se usa una resistencia de 39k en serie con la señal de entrada).
Se recomienda que opere el circuito en el modo DOT y permita que cada LED consuma 30 mA para obtener el brillo óptimo de la configuración.
Para detectar el valor medio de la CA o para la detección de picos, será necesaria la rectificación de la señal.
Si un LM3915 está configurado con 10 V de escala completa a través de su divisor de voltaje, el umbral de conmutación para el primer LED será de solo 450 mV. Un rectificador de diodo de silicio ordinario podría no funcionar eficazmente en los niveles más bajos debido al umbral de diodo de 0,6 V.
El detector de pico de media onda en la Figura anterior emplea un emisor-seguidor PNP delante del diodo. Debido al hecho de que el voltaje del emisor de la base del transistor bloquea la compensación del diodo en el rango de alrededor de 100 mV, el método funciona lo suficientemente bien con aplicaciones LM3915 individuales que utilizan una pantalla de 30 dB.
Más circuitos de aplicación
En realidad, hay una gran cantidad de aplicaciones de circuitos que puede construir utilizando el IC LM3915. Ya he hablado de algunos de ellos en este sitio web, que puede consultar visitando AQUÍ :
Amigos, esta fue una breve descripción que explica la hoja de datos y los detalles de los pines del IC LM3915. Si tiene más dudas, háganoslo saber a través del cuadro de comentarios a continuación, intentaremos ponernos en contacto lo antes posible.
Referencias
https://www.digchip.com/datasheets/download_datasheet.php?id=514550&part-number=LM3915
https://es.wikipedia.org/wiki/LM3915
Artículo anterior: Hoja de datos del diodo Zener de alta corriente, circuito de aplicación Siguiente artículo: Circuito transmisor de 27 MHz - Rango de 10 km
