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[参考译文] LM231:数模转换器

Guru**** 1826430 points
Other Parts Discussed in Thread: LM231, TINA-TI, OPA340, MAX660, TL7660, LM317, OPA2340, LM337
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https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1124483/lm231-digital-to-analogue-converter

器件型号:LM231
主题中讨论的其他器件: Tina-TIOPA340MAX660TL7660LM317OPA2340LM337

大家好、

我是一名柴油机技工、虽然我对汽车电气和电子有基本的了解、但我在这种情况下无法设计自己的组件、并想知道您是否能够帮助我或向正确的方向指明我。 我需要一个数字到模拟转换器来完成我当前正在工作的项目、并且需要一个组装和编程的设备以便连接、这是您可以提供的吗? 我知道您可能需要更多信息,但我将尽最大努力来描述我的工作。 我需要一个 DAC 来将来自2个单独速度传感器的信号转换为0.65v- 1.325方波数字信号、然后将其转换为模拟 A/C 正弦波信号、在转轴转速为190rpm 时、我测得的峰间电压为5V、需要读取该信号 在0到1000 rpm 之间。 轴上的脉冲轮每转有48个脉冲。 很明显、振幅会相对于轴的转速发生变化。 系统电压为12伏。 非常感谢您提供的任何信息。

遗憾的是、我无法获取任何制造商关于传感器或接收信号的模块的数据、只有我可以测量的数据。 这是一个丰田后桥、我将其从较高最终传动能力的较高型号丰田中换出。 新车桥具有数字2线车轮转速传感器、并且我将其安装到的车辆需要空调信号、该信号将发送到车辆中的 ABS 模块。 除诊断故障所需的信息外、丰田公司不会在其设备上提供任何信息。 作为最后的一种方法、我可以修改车桥以使模拟车轮转速传感器和脉冲轮适合、但如果可能、我想避免这种情况、因为现成的零件仍能满足需要。

这是我所掌握的有关信号外观的唯一信息、它来自我正在升级中的车桥的车辆诊断手册。

我想知道这是否对 https://www.ti.com/lit/ds/snosbi2c/snosbi2c.pdf 有效

甚至可以将数字速度信号转换为模拟信号。

我不认为如果模拟信号的振幅不随频率的变化而变化会有问题。

此致、
Tom

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    您好、Tom、

    如果您需要一个频率到电压转换器(F-V 转换器)、您还可以采用 LM2907。

    [引用 userid="393274" URL"~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1124483/lm231-数模转换器"]我需要 DAC 将来自2个单独速度传感器的信号转换为0.65v- 1.325方波数字信号作为模拟 A/C 正弦波信号[/引用]

    这让我有点困惑。 您还想将方波转换为正弦波吗? 您为什么要这样做? 以使 F-V 转换器正常工作? 这是不必要的。 F-V 转换器通常需要在输入端使用方波、而不是正弦波。

    Kai

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    您好、Tom、

    我同意 Kai 的说法。 LM2907 (或 LM2917) 频压转换器(F-V)主要设计用于转速计输入电压转换器等汽车应用、是第一款应用最简单的器件。

    数据表中显示了多种不同的汽车 F 至 V 应用。

    https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2907-n.pdf

    此致、Thomas

    精密放大器应用工程

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     我不确定我想实现什么目标,我希望这种粗略的形象能得到更多的澄清。 对于您建议的 LM2907、我认为它旨在接收来自电感式传感器的信号、其中我有来自霍尔效应传感器的信号、生成直流方波高/低信号、我希望将其转换为 A/C 信号。  

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    您好、Tim、

    实际上、LM2907可以与电感式传感器配合使用、但 也可以直接由交流波形驱动、例如脉冲序列或方波。 LM2907电荷泵比较器具有内部接地的反相输入、要使比较器跳闸、脉冲序列必须略低于接地(0V)才能改变状态。 最常见的情况  是、放置在转速计输入端的简单 RC 微分器足以形成实现任务的负/正差分波形。

    或者、LM2917没有将比较器输入接地、并且通常会将二极管压降偏置到高于接地值(~+0.7V)。 然后、该电压电平用于比较器基准。

    此致、Thomas

    精密放大器应用工程

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    大家好、Thomas 感谢您的回复、您能否提供一个原理图、说明 LM2917如何连接到我的基本2线输入和2线输出电路、很明显、电源似乎也需要一些外部电阻器。 正如我之前所说的、这不是我的专长、但我可以遵循基本的电子图。  

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    您好、Tim、

    LM2907非常容易应用于频率(转速)到电压配置。 下面数据表中显示的基本电路是一个很好的示例。 LM2907几乎始终使用高达约+24V 的单个正电源供电。因此、输入信号和输出以接地为基准。 接地将是两线电路中的另一根导线。

    对于您的应用、磁性拾取将被连接在引脚1上的简单 RC 微分器所取代。 从输入脉冲源到引脚1的串联~10nF 电容器以及从引脚到接地的10千欧电阻器应负责实现微分器。  

     数据表中介绍了 R1、C1和 C2的值。 请注意、C1连接到引脚2、R1和 C2连接到引脚3。 您可以使用下图中所示的值、或为特定的 Vout 选择这些值、其中 Vout = fin×VCC×R1×C1。 R1通常设置为100千欧。

    此致、Thomas

    精密放大器应用工程

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    是否有人能够帮助您了解 C1、C2和 R1的值。  

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    您好、Tim、

    嗯、我阅读您的帖子的时间越长、我就越觉得您可能需要不同的东西。 您希望霍尔传感器信号看起来像是来自电感式传感器吗? 您希望将来自霍尔传感器的正方波信号(位于直流失调电压上)转换为真正的交流信号、对称地摆动圆形信号接地、最好看起来像正弦波?

    您是否不需要变频电压转换器? 您是否根本不需要 LM231或 LM2907?

    Kai

    PS.:请注意、我无法解密您发布的第二张图片。 我是说正弦波和方波的小画面。

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    您好、Tom、

    [~ userid="393274" url="Δ t/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1124483/lm231-digital-to analog-converter"]它需要在0到1000 rpm 之间读取。 轴上的脉冲轮每转有48个脉冲。 很明显、振幅会相对于轴的转速发生变化。 系统电压为12伏。 非常感谢您提供的任何信息。[/引述]

    如果我正确读取了您的查询、您可能需要有数字计数器读取器、然后针对应用通过 ADC 进行转换。  

    在其中一个示例中,您得到的是48个脉冲/转速,它与0-1000转/分相结合,它将提供48个脉冲/转速* 1000转/分或48000个脉冲/分钟,相当于1000转/分。  

    如果电路对随时间变化的连续脉冲数进行计数、您将得到平均值 rpm 图。 获得每分钟的数字计数器信息后、您可以将数字数发送到 DAC +运算放大器缓冲器以获取模拟速度信号。  

    F 至 V 转换器也可以工作。 这可能是一个替代方案。

    最棒的

    Raymond  

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    我的传感器输出一个直流方波信号、在低电平时大约为.6V、在高电平时大约为1.3V。 我想使该信号成为相同频率的交流信号。  

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    您好、Tim、

    现在、您可以清楚地搜索的内容

    您原始帖子中的一些关键字、如"DAC"和"LM231"、使我们走错了路...

    Kai

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    您好、Tim、

    我认为您需要此处讨论的"霍尔至 VR 转换器":

    https://www.msextra.com/forums/viewtopic.php?t=75899

    Kai

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    很抱歉、关键词有误导性。  

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    Kai、感谢您提供的信息。 对于您在帖子中共享链接的电路如何集成到我的电路、我有点困惑。 您想向我展示如何将其连接到我的霍尔效应传感器吗?  

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    您好、Tim、

    我不推荐使用 RC 高通滤波器。 我刚刚在这里发布了这次讨论的链接、希望您能说:"是的、这就是我需要的、一个霍尔至 VR 转换器!"  

    另一个希望是您说:"好的、我知道在哪里可以买到这样一个霍尔至 VR 转换器!"

    我不推荐使用 RC 高通滤波器、因为它有以下几个缺点:

    它需要大约3 x R1 x C1 = 3 x 1s = 3s 才能完全稳定。 请参阅以下100Hz 方波仿真:

    e2e.ti.com/.../tim_5F00_hall.TSC

    2.即使您将稳定时间提高了1000倍、也会遇到另一个问题。 在低频时、输出信号不再像1000Hz 那样是方波(或至少与方波非常相似):

    但如下所示:

    此曲线形状的问题是、您没有从负到正的快速横波、反之亦然。 请参见红圈:

    这与 VR 信号的行为不一样。 它远离正弦波、甚至比方波更远、并且可能导致在较低频率下发生起雾。

    3. RC 高通滤波器不提供任何增益。 因此、如果您的 ABS 模块的输入需要更高的输入信号、那么如果来自霍尔传感器的信号太弱、它可能不会以任何频率触发。

    Kai

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    您好、Tim、

    在我看来、唯一的补救办法是在输入端构建(或购买)包含比较器的有源电路、其阈值电压约为1.0V、符合(0.65V + 1.325V)/2 ~ 1.0V。

    如果比较器由+/-2.5V 双极电源电压供电、则该比较器的输出电压将显示一个介于-2.5V 和+2.5V 之间的方波波动、从而产生5V 峰间信号。

    比较器输出端的简单 RC 低通滤波器将使该方波信号的边沿舍入一点、并提供一些短路保护。

    Kai

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    您好、Tim、

    还有一种替代器 件 LM2917、它可以直接利用传感器的方波信号、即在低电平时约为0.6V、在高电平时约为1.3V。 LM2907需要输入信号穿越0V、因此我建议使用输入微分器。 但是、由于 LM2917 电荷泵输入 比较器没有像 LM2907那样将反相输入接地、因此该输入可以偏置到高于接地值、例如+ 1V。+1V 的电压位于传感器输出的0.6V 和1.3V 中间。  

    下面显示的是作为频率到电压转换器连接的 LM2917N 的示例。 纹波滤波电容器 C2已设置为270nF、稳定 电压约为100ms。 较大的 C1值将减少纹波、但稳定时间会延长。

    对于100Hz、0.6V 至1.3V 方波输入、输出电压约为850mV。 以下时序图显示了输出电压 VM1如何 随着频率的增加而升高。

    我已附加 TINA-TI 仿真文件、以便您可以根据需要尝试该模型。 请注意、该 LM2917N 仿真模型不是由 TI 开发的、而是由  一位在外部发布到网络的杰出人士开发的。 尽管如此、该模型在仿真该 V 至 F 转换器的功能方面做得很好。

    如果您认为霍尔效应 IC 更符合您的需求、TI 确实提供了此类产品、但此 e2e 论坛未涵盖这些产品。

    此致、Thomas

    精密放大器应用工程

    e2e.ti.com/.../LM2917_2D00_14_5F00_V2F_5F00_01.TSC

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    大家好、Kai 感谢您的输入、是的、我所需要的是霍尔至 VR 转换、我需要它来产生一个交流正弦波、就像感应速度传感器那样。 很抱歉、我描述我的要求的工作很差、但正如我所说的、这不是我的领域。  

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    这听起来不错、但您是否知道这样一个电路可供购买、甚至是我可以构建的图。  

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    您好、Tim、

    我将为您绘制一个原理图。 给我一天时间...

    Kai

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    您好、Tim、

    您是否在谈论霍尔到可变磁阻(VR)传感器适配器或转换器? 是否有任何交流信号振幅要求?

    最棒的

    Raymond

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    您好、Tim、

    我花了一段时间才找到可以在 PDIP 封装中使用 OPAMP/比较器构建的电路  

    e2e.ti.com/.../tim_5F00_opa340_5F00_1.TSC

    此电路的电源电压为+/-2.5V。 稍后我将为您提供电源电压生成原理图。

    我们有什么?

    左侧是在0.65V 和1.325V 之间波动的霍尔信号电压。 R5和 C2提供一个低通滤波器来消除信号线路上的噪声。 霍尔信号连接到 OPAMP 的输入端。

    OPA340以比较器的形式连接。 R6、R1和 R2形成分压器、并在 OPA340的正输入端设置约1.0V 的阈值电压。 为了消除+2.5V 电源电压线路上的噪声、R6和 C3构成了一个低通滤波器。 (当您看到电源电压生成原理图时、这是有道理的。)

    R3会形成迟滞、并通过防止发生误点来稳定比较器。

    R4模拟电感式传感器的典型1k 源阻抗。 它还可用作短路保护、与 C1相结合、作为一个低通滤波器、对方波输出信号的边沿进行位舍入。

    输出信号是一个方波、其圆角边沿在-2.5V 至+2.5V 之间波动。

    为简单起见、原理图中未显示两个必须直接焊接的100nF X7R 去耦电容器(!) 从 OPA340的每个电源电压引脚到信号接地。 "直接"是指连接最短。

    这不是准备好的电路、而是第一个草稿。 可能是 C2、R3和 C1必须修改一个位。 但该电路应该是一个良好的起点。

    还有一个问题:

    我不知道您的霍尔传感器、也不知道生成在0.65V 和1.325V 之间波动的信号所需的负载。 如果它具有简单的电压输出、那么一切都应该正常。 但是、如果它输出电流并且需要分流器来产生该压降、那么我们需要在电路中添加这样的分流器。 您能否详细介绍一下霍尔传感器?

    另一个问题是、输入信号和输出信号不是同相的。 因此可能需要额外的信号逆变器。

    电源电压生成使用 LM317从可用的+12V 中产生+2.5V 电压。 TL7660或 MAX660用于从+2.5V 生成-2.5V 电压。 TL7660 (或 MAX660)在其输入和输出端产生一些不必要的开关噪声、必须借助一些低通滤波来抑制这些噪声。 这说明了对 R6和 C3的需求。

    Kai

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    此处添加了信号逆变器:

    e2e.ti.com/.../tim_5F00_opa340_5F00_2.TSC

    然后、您可以使用双运算放大器 OPA2340。

    Kai

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    Kai、感谢您对原理图的帮助。 我认为有几件事可能是一个问题、但根据您所掌握的知识、可能不难解决。

    来自此电路的信号需要同时提供正极侧和负极侧、并且由于电感式传感器自身会产生交流电压、ABS 模块将检测到对地短路、因此不会显示与主车辆接地之间的导通性。 该电路还需要仿真旧电感式传感器的1.25k 电阻。

    霍尔传感器是一个双线传感器、正极侧有10V 电源、接地有140欧姆的下拉电阻、可产生方波信号。

    请原谅我对这种复杂原理图缺乏了解、但两个黄色元件都列在图中、分别为 OPAx340、但我根据您的描述认为它们是不同的。 您显示了5个连接、但我不清楚这些连接的具体内容、请查看数据表、它们上有6个连接器。  您提到的100nF X7R 去耦电容器、您能否确定这些电容器应安装在电路中的哪个位置。

    非常感谢您抽出宝贵的时间和与 我在一起的患者、我非常感谢 您的参与。

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    您好、Tim、

    我将在明天回答您的问题。 同时、我向您展示了电源电压生成原理图:

    Kai

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    谢谢 Kai、我期待您的回复。

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    您好、Tim、

    [引用 userid="529857" URL"~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1124483/lm231-digital-to analog-converter/41844337#41844337"]此电路发出的信号需要同时提供正侧和负侧、并且显示主车辆接地不导通、因为这样会在电感式传感器内部产生交流/直流电压[引用]。

    好的、在本例中、您需要电隔离。 第一张图片显示、从每条线路到电池接地的隔离电阻需要超过10k。 我必须考虑一下...

    [引用 userid="529857" URL"~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1124483/lm231-digital-to analog-converter/41844337#41844337"]电路还需要对旧电感式传感器的1.25k 电阻进行仿真。

    这可以通过将 R4更改为1.25k 来轻松实现。 您的第一张图片显示0.65k 至1.8k 是可以的。

    [引用 userid="529857" url="~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1124483/lm231-digital-to analog-converter/41844337#41844337"]霍尔传感器是一个双线传感器,正极侧有10V 电源,接地有140欧姆下拉电阻器以产生方波信号[引用/引用]。

    好的、您需要在电路输入端具有140R 的分流电阻。

    [引用 userid="529857" URL"~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1124483/lm231-digital-to analog-converter/41844337#4184337"]请原谅我对复杂原理图缺乏了解、但这2个黄色组件都列在图纸上、因为 OPAx340不同、但我认为您的描述是不同的。 您显示了5个连接、但我不清楚这些连接的具体内容、请查看数据表、它们上有6个连接器。 [/报价]

    使用两个运算放大器时、可以使用 OPA2340而不是 OPA340。 在 OPA2340的数据表中可以看到以下方案:

    两个运算放大器中的每一个都有一个+输入引脚、一个-输入引脚和一个输出引脚。 两个运算放大器共享相同的电源电压引脚 V-=-2.5V 和 V+=+2.5V。

    [引用 userid="529857" URL"~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1124483/lm231-digital-to analog-converter/41844337#41844337"] 您提到的100nF X7R 电容器、您能否确定这些电容器应安装在电路中的哪个位置[/引用去耦合]

    在您的电路中、您需要有一个由厚导线(甚至是专业电路中的实心接地层)构成的信号接地(= 0V)。 将所有信号接地符号连接到它。 请参见 C2的下端、例如、或220µF Ω/50V 电容器的下端。 这些符号代表"信号接地"。 此外、汽车电池的负极应连接到信号接地。 (但由于您需要电隔离、我必须进行一些更改...)

    去耦电容器的安装方式为:一个端子连接到 OPA2340的相应电压引脚、另一个端子连接到信号接地。 OPA2340数据表的第10.2节给出了一个示例。

    您是否有一位在构建电子电路方面经验丰富并能为您提供帮助的朋友?

    好的、我必须考虑电隔离问题、稍后会回来。

    Kai

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    您好 Kai、非常感谢您的帮助、我非常感谢您的帮助。  

    我与一位同事建立了联系、如果您能提供一个总体原理图、我会将其传递给他、看看他是如何使用该电路的。  

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    您好、Tim、

    [引用 userid="529857" URL"~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1124483/lm231-digital-to analog-converter/4187453#4187453"]如果您能提供总体原理图、我已经与一位同事建立了联系、如果您能提供总体原理图、我将传递并查看他如何使用[引用/引用]。

    听得好。

    我会尝试一下这个方案:

    e2e.ti.com/.../tim_5F00_opa340_5F00_5.TSC

    我稍后将对此进行解释。

    Kai

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    您好、Tim、

    好的、您将需要电隔离。 这不仅适用于信号、还适用于电源电压。

    HCPL 2211是一款隔离性能良好、速度适中且仅需较小 LED 电流的优质光耦合器。 该光耦合器用于隔离信号。 光耦合器右侧的每个部分都必须与其左侧的所有部分进行电隔离。

    此外、左侧的+5V 电源电压可由汽车电池生成。 但是、右侧的+/-2.5V 电源电压必须由隔离式电源生成、例如、由提供隔离式输出的 Recom DC/DC 转换器帮助生成。

    为了使事情变得不太复杂、我建议您首先使用简单电池而不是 Recom 直流/直流转换器为右侧供电的电路进行测试。 如果一切正常、则我们可以借助此 Recom 转换器构建隔离式电源。 直流/直流转换器可以是这样的:

    e2e.ti.com/.../RxxPxx_2D00_1709900.pdf

    对于使用电池的测试版本、我仍然需要为您绘制一个原理图、稍后我将展示。 它将包含 LM317 / LM337。

    Kai

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    您好、Tim、

    下面是电源电压生成:

    汽车电池生成的+5V 电压可同时用于两个传感器。 在 HCPL 2211左侧使用 OPA340电路("U3")、包括一个 HCPL 2211。 换句话说、对于两个传感器、总共需要一个 LM7805、两个 OPA340和两个 HCPL-211。 您可以为此采用双路运算放大器 OPA2340、而不是两个 OPA340。

    HCPL 2211的右侧(包括 HCPL 2211)和相关的 OPA340电路("U1")由+/-2.5V 电源供电。 LM317和 LM337的输入由两节单独的7.5V 电池供电。

    对于两个传感器、您将需要两个这样的+/-2.5V 电源。 为了确保不仅与汽车电池和 MCU 输入之间、而且与传感器之间的电隔离、两个+/-2.5V 电源必须完全相互隔离。 这意味着总共需要两节 LM317、两节 LM337和四节7.5V 电池。

    总而言之、您将需要一个 LM7805、一个 OPA2340双路运算放大器、两个 HCPL-2211、两个 OPA340、两个 LM317、两个 LM337和四个完全分离的7.5V 电池。

    对于7.5V 电池、应使用五节标准1.5V AA 碱性电池。 此类1.5V AA 碱性电池的容量超过2000mAh、电路的电流不会超过20mA。

    Kai