自适应可变磁阻传感器放大器及其应用

自适应可变磁阻传感器放大器及其应用

LM1815是省略门电路的自适应传感放大器，适用于马达控制。LM1815提供一次性脉冲输出，其前沿与反向过零基准输入信号恰好一致。正常工作时，计时基准信号在外部被处理（延迟）并且返回 LM1815，然后逻辑输入可以用作传送到输出驱动极的定时基准或处理信号。
 

图1：LM1815内部结构
 

结构特点
　　LM1815内部结构如图1所示，特点如下：自适应磁滞、单电源工作、采用2～12V供电电压、基准输入、准确的过零定时基准、通过外部电阻输入从100mV到高于120V的信号、CMOS逻辑兼容。
　　LM1815的引脚功能如下。
　　2脚：接地 　　　　 3脚：信号输入
　　5脚：阈值调节 　　 7脚：峰值检测器电容
　　8脚：电源 　　　　 9脚：定时脉冲输入
　　10脚：门控输出　 　11脚：输入选择
　　12脚：基准脉冲输出 14脚：RC定时
　　1、4、6、13脚：空脚

　　LM1815的真值表见表1。使用LM1815时需要注意以下几个问题。
　　1．输入电压箝位

　　信号输入电压通过3脚被内部箝位。正常工作时，输入端电流限制由外部电阻决定。正向输入由1千欧电阻和串联二极管被箝位，反向输入活动箝位限制3脚到地的典型值在350mV以下。因此输入信号转换超过350mV，输入端电流将由V+电源提供。如果V+端不能充分旁路其产生的电压纹波，将破坏设备的正常运行。同样，输入信号转换超过500mV时，输入端电流将通过2脚被切断。设备2脚接地可实现微动转换，由于接地技术不良与输入信号地有关，会导致设备运行的不稳定。
　　2．输入电流限制
　　为了使输入端到地的阻值被确定为零，必须选择适当的电阻。应用时，若输入电压信号到地不是对称关系，应采用最小的电压峰值。最小的Rext=Vinmax/3mA，在图2中，Rext=18kΩ，建议使用的最大输入信号电压是±54V。
　　3．过零检测器的工作
　　LM1815内部有一个过零检测器，在输入信号的反向沿触发一个内部开关。不象其他过零检测器, LM1815在波形的正向部分输入信号超过阈值时才能被触发。芯片被触发时电路复位，并且后来的零交叉点被忽略，直到阈值被再次超过。这个阈值的改变取决于5脚的连接方式，共有三种不同的工作方式。
　　一是5脚开路。自适应方式的选定是通过断开5脚。对输入信号小于±135mV（即270mVp-p）和大于典型的±75mV（即150mVp-p），输入阈值为典型值45mV。在这些条件下，输入信号正向必须首先通过45mV阈值来支持过零检测器，然后反向通过零点去触发它。如果信号小于30mV峰值，就不会去触发开关。
　　输入信号大于±230mV（即460mVp-p）将引起阈值在峰值输入电压80%处跟踪目标。在7脚峰值检测器电容储存正的输入电压，建立阈值。输入信号在正向必须超过这个阈值以便支持过零检测器，然后由反向零交叉点决定哪一个能被触发。
　　随着输入信号幅度的增加，峰值检测器迅速地跟踪，并且随着输入信号减弱，峰值检测器电容电压通过与7脚外部连接的电阻而衰减。如果输入信号幅度比储存到峰值检测器电容上的电压下降得快，输出信号将消耗，直到电容电压减小到适当的电平。
　　需要注意的是，由于输入电压被箝位，在3脚观察到的波形和在可变磁阻传感器上观察到的波形并不相同。同样，在7脚储存的电压和在3脚呈现的峰值电压也不相同。
　　二是5脚连接到V+。当5脚被连接到正电源时，输入装备阈值被固定在200mV的最小值。芯片没有小于±200mV（即400mVp-p）的信号输出，当阈值被超过时，在下一个反向过零点被触发。
　　三是5脚接地。随着5脚接地，输入阈值从开始的0V到最大值±25mV。正向过零点使芯片开始工作，并且在下一个反向过零点触发它。这是过零检测基本的工作形式。
 

　　4．一次性定时
　　一次性定时由接到14脚的电阻和电容设置。建议最大电阻值为150kΩ。只要电容器没有任何影响RC时间常数的泄漏，电容值能根据需要而改变。

　　输出脉宽=0.673RC
　　为了给定一次性脉冲宽度，建议最大输入信号频率为1/（1.346RC）

　　图2中，R=150kΩ,C=0.001μF，最大输入频率典型值是5kHz。输入频率在所建议的频率最大值以上时可导致电路工作异常。如应用时不需要，设备的14脚能直接接地。

　　5．逻辑输入
　　某些系统中，需要产生外部脉冲。输入选择11脚拉高时，9脚外部的脉冲输入到内部门电路以控制10脚输出。输入/输出9、11、10和12脚是CMOS逻辑兼容的。另外，9、11和12脚是TTL兼容的。10脚不能保证用于驱动TTL负载。1、4、6和13脚没有内部连接并且可接地。

应用领域
　　图2是LM1815的典型应用电路。采用LM1815芯片设计的自适应传感器放大器可广泛应用于转速计、过零切换、马达转速控制、锯齿轮位置感测、发动机测试等领域。

图２：LM1815典型应用电路