LM2917 概述

LM2917 是一种线性电压频率转换器，通常用于将输入的频率信号转换为对应的模拟电压输出。该芯片广泛应用于需要频率信号与电压信号之间相互转换的场合，例如汽车转速表、速度测量、流量控制、振动分析和频率计等。LM2917 芯片不仅可以转换信号频率，还可以过滤输入信号的杂波、增强信号的稳定性，因此被广泛应用于工业和汽车电子领域。

LM2917 采用单片集成电路封装，具有高精度、低功耗和设计简单的特点。该芯片提供两个版本：LM2917 和 LM2907，二者在工作电压和输出特性方面略有不同。其中，LM2917 提供了较宽的工作电压范围和更好的电压输出性能。

常见型号和封装

LM2917 系列芯片常见的封装类型为 DIP 和 SOIC，适用于不同的应用需求。常见型号包括：

1. LM2917N-8：8 引脚版本，主要应用于简单的频率到电压转换电路。

2. LM2917N-14：14 引脚版本，提供了更多的功能接口，可用于更复杂的应用。

芯片的不同引脚数量可以满足不同应用中的设计需求。例如，14 引脚版本提供了额外的电压基准输出，用于需要稳定参考电压的应用场合。封装上，DIP 封装便于实验和开发，而 SOIC 封装则适合批量生产和表面贴装。

主要技术参数

LM2917 的主要技术参数如下：

1. 输入电压范围：通常为 6V 至 28V，适用于大多数汽车和工业应用。

2. 工作温度范围：-40°C 至 +85°C，使其能够在恶劣的环境中工作。

3. 输入频率范围：0Hz 到 10kHz，适用于频率较低的信号输入场合。

4. 转换增益：可通过外部电阻和电容配置，便于用户定制设计。

5. 输出电压范围：0V 到工作电源电压的 90%，即芯片在不使用负电源时可以达到近电源电压的输出。

这些参数使得 LM2917 可以灵活地适应不同的输入信号和输出需求。通过调整外部元件，可以在不同的工作电压和输入频率下获得所需的输出电压范围和频率响应特性。

工作原理

LM2917 的工作原理基于输入信号的频率转换。输入的频率信号经过内部的零交叉检测电路，转换成一个脉冲序列。该脉冲信号经过电流源电路的处理，产生一个与输入频率成正比的电流。电流再通过一个积分电容，转化为对应的输出电压。因此，LM2917 可以将输入频率信号转换为稳定的模拟电压。

零交叉检测器

零交叉检测器的作用是检测输入信号的频率。输入信号经过零交叉检测后，会产生一个与输入频率一致的脉冲信号。这种脉冲信号的占空比稳定且与输入频率成正比，便于后续电路的处理。

电流源

脉冲信号输入电流源电路后，电流源会生成与输入频率成正比的电流。这个电流的大小可以通过外部电阻和电容进行调整。电流源的输出电流通过外部积分电容积累电荷，使输出电压的变化速度与输入频率保持一致。

积分器

积分器的主要功能是将输入频率的电流信号转换为电压信号。积分器包含一个积分电容，其作用是对电流进行时间上的积累。由于积分电容上的电荷量与电流成正比，因此输出电压会随着输入频率的增大而增大。这样，芯片就可以将输入的频率信号稳定地转换成对应的输出电压。

特点和优势

1. 线性度高：LM2917 的输出电压与输入频率成线性关系，可以获得较高的线性转换效果。

2. 宽输入电压范围：支持 6V 至 28V 的输入电压，适用于大多数工业和汽车电子电源系统。

3. 设计灵活：可通过外部电阻和电容调整转换增益，满足不同频率和电压范围的需求。

4. 抗干扰能力强：内部的零交叉检测电路可以有效消除输入信号的干扰，保证输出的稳定性。

5. 适用温度范围广：工作温度范围广，能够在严酷环境中可靠运行，适合应用在需要高稳定性和高可靠性的场合。

主要应用领域

1. 汽车转速表：LM2917 能够将发动机的点火信号频率转换为对应的电压，用于驱动转速表显示发动机转速。

2. 速度测量：在测速设备中，LM2917 可将传感器输出的脉冲频率转化为对应的电压，从而实现车速的精确测量。

3. 流量计：在液体流量或气体流量计中，传感器输出的频率信号通过 LM2917 转换成电压信号，用于流量的精确控制和测量。

4. 频率计：在某些测试和检测设备中，可利用 LM2917 将被测频率转换成电压，通过 ADC 转换器数字化显示。

5. 振动分析：用于检测机械设备的振动频率，通过 LM2917 转换成电压信号，以判断设备的运行状态和故障。

使用注意事项

1. 输入信号的幅度：LM2917 的输入信号需要具备一定的幅度，过小的输入信号可能无法有效触发零交叉检测器。

2. 电源电压的选择：应选择合适的电源电压，以保证输出电压的范围符合需求，过高的电源电压可能损坏芯片。

3. 电容的选择：积分电容的选择对输出电压的线性度和响应时间有很大影响。选择适当的积分电容可以保证输出信号的平稳性。

4. 抗干扰处理：在高噪声环境下，可以对输入端进行适当的滤波处理，以避免输入信号的波动影响输出的稳定性。

设计实例

以下是一个基于 LM2917 的简单频率到电压转换电路实例。

电路原理图

电路包含以下主要元件：

• LM2917 芯片：用于将输入频率信号转换为输出电压。

• R1 和 C1：用于设定电流源的增益。

• C2：积分电容，用于平滑输出电压。

• 电源 VCC：提供芯片的工作电压。

输入信号接入 LM2917 的零交叉检测器，经过内部电路处理后在输出端产生与输入频率成正比的电压信号。

参数设置

根据设计需求，选择合适的 R1 和 C1 值。例如，在 10kHz 的输入频率范围内，可选择 R1=10kΩ 和 C1=0.1μF。C2 的选择则应根据输出的平稳性要求，一般选用 1μF 到 10μF 的电解电容。

LM2917 与 LM2907 的对比

LM2917 和 LM2907 都是 National Semiconductor（现属于 Texas Instruments）推出的频率到电压转换芯片，两者在工作原理和内部电路上非常相似，但 LM2917 的工作电压范围更广，适合于更多的应用场合。此外，LM2917 在低电压情况下的线性度和稳定性表现更佳。LM2917 的设计更加优化，适合需要高精度和高线性的应用场合，而 LM2907 则适用于一些对输出精度要求不高的场合。

总结

LM2917 是一种结构简单、功能强大的频率到电压转换芯片，适用于各种频率信号到电压信号转换的应用场合。通过外部元件的配置，LM2917 可以提供广泛的频率响应和转换增益范围。该芯片不仅可以应用于汽车电子设备，还可以用于工业自动化、测试测量和环境监测等领域。