LM331是美國NS公司生產的性能價格比高、外圍電路簡單、可單電源供電、低功耗的精密電壓/頻率轉換器集成電路。LM331動態范圍寬達100dB，工作頻率低到0.1Hz時尚有較好的線性度，數字分辨率達12位。LM331的輸出驅動器采用集電極開路形式，因此可通過選擇邏輯電流和外接電阻來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40V，而且可以防止VCC短路。

lm331特點

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

寬動態范圍：100db

lm331引腳圖及其功能

lm331引腳功能

lm331內部結構

LM331的內部電路組成如圖所示由輸入比較器、定時比較器、R-S觸發器、輸出驅動管、復零晶體管、能隙基準電路、精密電流源電路、電流開關、輸出保護管等部分組成輸出驅動管采用集電極開路形式，因而可以通過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和定時比較器、復零晶體管、R-S觸發器等構成單穩定時電路。當輸入端Vi+輸入一正電壓時，輸入比較器輸出高電平，使R-S觸發器置位，Q輸出高電平，輸出驅動管導通，輸出端fo為邏輯低電平，同時，電流開關打向右邊，電流源IR對電容CL充電。此時由于復零晶體管截止，電源Vcc也通過電阻Rt對電容Ct充電。

當電容Ct兩端充電電壓大于Vcc的2/3時，定時比較器輸出一高電平，使R-S觸發器復位，Q輸出低電平，輸出驅動管截止，輸出端fo為邏輯高電平，同時，復零晶體管導通，電容Ct通過復零晶體管迅速放電;電流開關打向左邊，電容CL對電阻RL放電。當電容CL放電電壓等于輸入電壓Vi時，輸入比較器再次輸出高電平，使R-S觸發器置位，如此反復循環，構成自激振蕩。右圖畫出了電容Ct、CL充放電和輸出脈沖f0的波形。設電容CL的充電時間為t1，放電時間為t2，則根據電容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）

實際上，該電路的VL在很少的范圍內（大約10mV）波動，因此，可認為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，從而實現了電壓-頻率變換。式中IR由內部基準電壓源供給的1.90V參考電壓和外接電阻Rs決定，IR=1.90/Rs，改變Rs的值，可調節電路的轉換增益，t1由定時元件Rt和Ct決定，其關系是：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直接影響轉換結果f0，因此對元件的精度要有一定的要求，可根據轉換精度適當選擇。電容CL對轉換結果雖然沒有直接的影響。但應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，有利于提高轉換精度。

lm331應用電路（一）

如圖是由LM331等構成的電壓/頻率轉換電路。LM331是由片內1·9v的基準電壓、電流開關。比較器和觸發器等構成的單片電壓/頻率轉換集成電路。為了擴大量程范圍，電路中增設A1運算放大器。基準電流IR由（Rl+R（RPl））進行設定，由于內部基準電壓為1·9V，因此IR=l·9V/（Rl+R（RPl）），通常的設定范圍為100一500μA。另外，電流開關輸出（1腳）端的電流平均值I。與輸人電流Ii相等。對于片內的充放電電路，當充電電壓達到電源電壓的2A時，電路復位，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。