LM331是美國(guó)NS公司生產(chǎn)的性能價(jià)格比高、外圍電路簡(jiǎn)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(guò)選擇邏輯電流和外接電阻來(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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(méi)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。基準(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。