自適應(yīng)可變磁阻傳感器放大器及其應(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(hào)恰好一致。正常工作時(shí)，計(jì)時(shí)基準(zhǔn)信號(hào)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(dòng)極的定時(shí)基準(zhǔn)或處理信號(hào)。
 

圖1：LM1815內(nèi)部結(jié)構(gòu)
 

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
　　LM1815內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，特點(diǎn)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(shí)基準(zhǔn)、通過外部電阻輸入從100mV到高于120V的信號(hào)、CMOS邏輯兼容。
　　LM1815的引腳功能如下。
　　2腳：接地 　　　　 3腳：信號(hào)輸入
　　5腳：閾值調(diào)節(jié) 　　 7腳：峰值檢測(cè)器電容
　　8腳：電源 　　　　 9腳：定時(shí)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(shí)
　　1、4、6、13腳：空腳

　　LM1815的真值表見表1。使用LM1815時(shí)需要注意以下幾個(gè)問題。
　　1．輸入電壓箝位

　　信號(hào)輸入電壓通過3腳被內(nèi)部箝位。正常工作時(shí)，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(dòng)箝位限制3腳到地的典型值在350mV以下。因此輸入信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換超過500mV時(shí)，輸入端電流將通過2腳被切斷。設(shè)備2腳接地可實(shí)現(xiàn)微動(dòng)轉(zhuǎn)換，由于接地技術(shù)不良與輸入信號(hào)地有關(guān)，會(huì)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?。?yīng)用時(shí)，若輸入電壓信號(hào)到地不是對(duì)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(hào)電壓是±54V。
　　3．過零檢測(cè)器的工作
　　LM1815內(nèi)部有一個(gè)過零檢測(cè)器，在輸入信號(hào)的反向沿觸發(fā)一個(gè)內(nèi)部開關(guān)。不象其他過零檢測(cè)器, LM1815在波形的正向部分輸入信號(hào)超過閾值時(shí)才能被觸發(fā)。芯片被觸發(fā)時(shí)電路復(fù)位，并且后來的零交叉點(diǎn)被忽略，直到閾值被再次超過。這個(gè)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(duì)輸入信號(hào)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(hào)正向必須首先通過45mV閾值來支持過零檢測(cè)器，然后反向通過零點(diǎn)去觸發(fā)它。如果信號(hào)小于30mV峰值，就不會(huì)去觸發(fā)開關(guān)。
　　輸入信號(hào)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(cè)器電容儲(chǔ)存正的輸入電壓，建立閾值。輸入信號(hào)在正向必須超過這個(gè)閾值以便支持過零檢測(cè)器，然后由反向零交叉點(diǎn)決定哪一個(gè)能被觸發(fā)。
　　隨著輸入信號(hào)幅度的增加，峰值檢測(cè)器迅速地跟蹤，并且隨著輸入信號(hào)減弱，峰值檢測(cè)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(hào)幅度比儲(chǔ)存到峰值檢測(cè)器電容上的電壓下降得快，輸出信號(hào)將消耗，直到電容電壓減小到適當(dāng)?shù)碾娖健?br /> 　　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(chǔ)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(shí)，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(hào)輸出，當(dāng)閾值被超過時(shí)，在下一個(gè)反向過零點(diǎn)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(diǎn)使芯片開始工作，并且在下一個(gè)反向過零點(diǎn)觸發(fā)它。這是過零檢測(cè)基本的工作形式。
 

　　4．一次性定時(shí)
　　一次性定時(shí)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(shí)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(hào)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(shí)可導(dǎo)致電路工作異常。如應(yīng)用時(shí)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(shí)，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(dòng)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(jì)的自適應(yīng)傳感器放大器可廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)速計(jì)、過零切換、馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制、鋸齒輪位置感測(cè)、發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試等領(lǐng)域。

圖２：LM1815典型應(yīng)用電路