適用于馬達(dá)控制的自適應(yīng)傳感放大器LM1815及其應(yīng)用

　LM1815是省略門電路的自適應(yīng)傳感放大器，適用于馬達(dá)控制。LM1815提供一次性脈沖輸出，其前沿與反向過零基準(zhǔn)輸入信號恰好一致。正常工作時，計時基準(zhǔn)信號在外部被處理（延遲）并且返回 LM1815，然后邏輯輸入可以用作傳送到輸出驅(qū)動極的定時基準(zhǔn)或處理信號。

　　圖1：LM1815內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　結(jié)構(gòu)特點

　　LM1815內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，特點如下：自適應(yīng)磁滯、單電源工作、采用2～12V供電電壓、基準(zhǔn)輸入、準(zhǔn)確的過零定時基準(zhǔn)、通過外部電阻輸入從100mV到高于120V的信號、CMOS邏輯兼容。

　　LM1815的引腳功能如下。

　　2腳：接地 　　　　 3腳：信號輸入

　　5腳：閾值調(diào)節(jié) 　　 7腳：峰值檢測器電容

　　8腳：電源 　　　　 9腳：定時脈沖輸入

　　10腳：門控輸出　 　11腳：輸入選擇

　　12腳：基準(zhǔn)脈沖輸出 14腳：RC定時

　　1、4、6、13腳：空腳

　　表1：LM1815真值表

　　LM1815的真值表見表1。使用LM1815時需要注意以下幾個問題。

　　1.輸入電壓箝位

　　信號輸入電壓通過3腳被內(nèi)部箝位。正常工作時，輸入端電流限制由外部電阻決定。正向輸入由1千歐電阻和串聯(lián)二極管被箝位，反向輸入活動箝位限制3腳到地的典型值在350mV以下。因此輸入信號轉(zhuǎn)換超過350mV，輸入端電流將由V+電源提供。如果V+端不能充分旁路其產(chǎn)生的電壓紋波，將破壞設(shè)備的正常運(yùn)行。同樣，輸入信號轉(zhuǎn)換超過500mV時，輸入端電流將通過2腳被切斷。設(shè)備2腳接地可實現(xiàn)微動轉(zhuǎn)換，由于接地技術(shù)不良與輸入信號地有關(guān)，會導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行的不穩(wěn)定。

　　2.輸入電流限制

　　為了使輸入端到地的阻值被確定為零，必須選擇適當(dāng)?shù)碾娮琛?yīng)用時，若輸入電壓信號到地不是對稱關(guān)系，應(yīng)采用最小的電壓峰值。最小的Rext=Vinmax/3mA，在圖2中，Rext=18kΩ，建議使用的最大輸入信號電壓是±54V。

　　3.過零檢測器的工作

　　LM1815內(nèi)部有一個過零檢測器，在輸入信號的反向沿觸發(fā)一個內(nèi)部開關(guān)。不象其他過零檢測器， LM1815在波形的正向部分輸入信號超過閾值時才能被觸發(fā)。芯片被觸發(fā)時電路復(fù)位，并且后來的零交叉點被忽略，直到閾值被再次超過。這個閾值的改變?nèi)Q于5腳的連接方式，共有三種不同的工作方式。

　　一是5腳開路。自適應(yīng)方式的選定是通過斷開5腳。對輸入信號小于±135mV（即270mVp-p）和大于典型的±75mV（即150mVp-p），輸入閾值為典型值45mV。在這些條件下，輸入信號正向必須首先通過45mV閾值來支持過零檢測器，然后反向通過零點去觸發(fā)它。如果信號小于30mV峰值，就不會去觸發(fā)開關(guān)。

　　輸入信號大于±230mV（即460mVp-p）將引起閾值在峰值輸入電壓80%處跟蹤目標(biāo)。在7腳峰值檢測器電容儲存正的輸入電壓，建立閾值。輸入信號在正向必須超過這個閾值以便支持過零檢測器，然后由反向零交叉點決定哪一個能被觸發(fā)。

　　隨著輸入信號幅度的增加，峰值檢測器迅速地跟蹤，并且隨著輸入信號減弱，峰值檢測器電容電壓通過與7腳外部連接的電阻而衰減。如果輸入信號幅度比儲存到峰值檢測器電容上的電壓下降得快，輸出信號將消耗，直到電容電壓減小到適當(dāng)?shù)碾娖健?/P>

　　需要注意的是，由于輸入電壓被箝位，在3腳觀察到的波形和在可變磁阻傳感器上觀察到的波形并不相同。同樣，在7腳儲存的電壓和在3腳呈現(xiàn)的峰值電壓也不相同。

　　二是5腳連接到V+。當(dāng)5腳被連接到正電源時，輸入裝備閾值被固定在200mV的最小值。芯片沒有小于±200mV（即400mVp-p）的信號輸出，當(dāng)閾值被超過時，在下一個反向過零點被觸發(fā)。

　　三是5腳接地。隨著5腳接地，輸入閾值從開始的0V到最大值±25mV。正向過零點使芯片開始工作，并且在下一個反向過零點觸發(fā)它。這是過零檢測基本的工作形式。

　　4.一次性定時

　　一次性定時由接到14腳的電阻和電容設(shè)置。建議最大電阻值為150kΩ。只要電容器沒有任何影響RC時間常數(shù)的泄漏，電容值能根據(jù)需要而改變。

　　輸出脈寬=0.673RC

　　為了給定一次性脈沖寬度，建議最大輸入信號頻率為1/（1.346RC）

　　圖2中，R=150kΩ，C=0.001μF，最大輸入頻率典型值是5kHz。輸入頻率在所建議的頻率最大值以上時可導(dǎo)致電路工作異常。如應(yīng)用時不需要，設(shè)備的14腳能直接接地。

　　5.邏輯輸入

　　某些系統(tǒng)中，需要產(chǎn)生外部脈沖。輸入選擇11腳拉高時，9腳外部的脈沖輸入到內(nèi)部門電路以控制10腳輸出。輸入/輸出9、11、10和12腳是CMOS邏輯兼容的。另外，9、11和12腳是TTL兼容的。10腳不能保證用于驅(qū)動TTL負(fù)載。1、4、6和13腳沒有內(nèi)部連接并且可接地。

　　應(yīng)用領(lǐng)域

　　圖2是LM1815的典型應(yīng)用電路。采用LM1815芯片設(shè)計的自適應(yīng)傳感器放大器可廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)速計、過零切換、馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制、鋸齒輪位置感測、發(fā)動機(jī)測試等領(lǐng)域。

　　圖２：LM1815典型應(yīng)用電路

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