LM3914 Dot/Bar Display Driver
📄 Description Générale
Le LM3914 est un circuit intégré monolithique qui détecte des niveaux de tension analogiques et pilote 10 LEDs en offrant un affichage analogique linéaire. Une simple broche permet de basculer l'affichage d'un point mobile à un graphique à barres. Le courant de sortie est régulé et programmable, éliminant ainsi le besoin de résistances série. L'étage d'entrée accepte des signaux descendant jusqu'à la masse et supporte des surtensions allant jusqu'à ±35V.
Ce circuit intègre un diviseur de tension à 10 étages et une référence de tension ajustable de 1,2V à 12V, ce qui le rend idéal pour la réalisation de voltmètres, de contrôleurs de niveau ou de tout autre afficheur analogique linéaire avec un minimum de composants externes.
✨ Principales Caractéristiques
🎯 Applications Typiques
- Voltmètre analogique à 10 LEDs (échelle linéaire)
- Indicateur de niveau de batterie ou de puissance
- VU-mètre visuel pour application audio
- Thermomètre à afficheur à LED (avec LM34)
- Indicateur de signal pour capteurs analogiques
- Contrôleur de niveau pour processus industriels
🔌 Brochage / Pinout (PDIP-18 / PLCC-20)
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| LM3914 brochage |
| Broche | Nom | Description |
|---|---|---|
| 1 | LED 1 | Sortie LED 1 (valeur la plus basse) – collecteur ouvert |
| 2 | V- | Masse (0 V) |
| 3 | V+ | Tension d'alimentation positive (3 à 20 V) |
| 4 | RLO | Extrémité basse du diviseur de tension |
| 5 | Signal In | Entrée du signal analogique |
| 6 | RHI | Extrémité haute du diviseur de tension |
| 7 | Ref Out | Sortie de la référence de tension (1,25 V typ.) |
| 8 | Ref Adj | Ajustement de la référence de tension |
| 9 | Mode | Sélection du mode d'affichage (ouvert/point, à V+/barre) |
| 10 | LED 10 | Sortie LED 10 (valeur la plus haute) |
| 11 | VLED | Tension d'alimentation des LEDs (collectée) |
| 12 | LED 9 | Sortie LED 9 |
| 13 | LED 8 | Sortie LED 8 |
| 14 | LED 7 | Sortie LED 7 |
| 15 | LED 6 | Sortie LED 6 |
| 16 | LED 5 | Sortie LED 5 |
| 17 | LED 4 | Sortie LED 4 |
| 18 | LED 3 | Sortie LED 3 |
Remarque : Pour le boîtier PLCC à 20 broches, se référer à la documentation constructeur.
⚠️ Limites Maximales (Maximum Ratings)
| Symbole | Paramètre | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| V+ | Tension d'alimentation | 25 | V |
| VOUT | Tension sur sorties driver | 25 | V |
| VIN | Surtension sur entrée signal (broche 5) | ±35 | V |
| IL(REF) | Courant de charge sur référence | 10 | mA |
| PD | Puissance dissipée (PDIP-18) | 1365 | mW |
| TJ | Température de jonction maximale | 100 | °C |
| Tstg | Température de stockage | -55 à +150 | °C |
Note : Les valeurs de PD doivent être déclassées au-dessus de 25°C (RθJA = 55°C/W pour le boîtier PDIP).
📊 Conditions de Fonctionnement Recommandées
| Paramètre | Symbole | Min | Max | Unité |
|---|---|---|---|---|
| Tension d'alimentation | V+ | 3 | 20 | V |
| Tension d'alimentation des LEDs | VLED | 3 | V+ | V |
| Courant de sortie par LED | ILED | 2 | 30 | mA |
| Température de fonctionnement | TA | 0 | 70 | °C |
⚡ Caractéristiques Électriques (TA = 25°C, V+ = 5V à 15V)
| Paramètre | Conditions | Min | Typ | Max | Unité |
|---|---|---|---|---|---|
| Entrée signal (broche 5) | |||||
| Courant de polarisation d'entrée | - | 25 | 100 | nA | |
| Tension d'entrée admissible | Sans changement d'affichage | -35 | - | 35 | V |
| Référence de tension (broches 7 et 8) | |||||
| Tension de sortie de référence | IL(REF)=0,1 à 4 mA | 1,20 | 1,28 | 1,34 | V |
| Régulation de ligne | 3V ≤ V+ ≤ 18V | - | 0,01 | 0,03 | %/V |
| Régulation de charge | 0,1 mA ≤ IL(REF) ≤ 4 mA | - | 0,4 | 2 | % |
| Courant broche d'ajustement | - | 75 | 120 | µA | |
| Sorties driver LEDs (broches 1,10-18) | |||||
| Courant LED | IL(REF) = 1 mA | 7 | 10 | 13 | mA |
| Différence de courant entre LEDs | ILED = 20 mA | - | 1,2 | 3 | mA |
| Tension de saturation | ILED = 2 mA, IL(REF) = 0,4 mA | - | 0,15 | 0,4 | V |
| Courant de fuite (mode barre) | - | 0,1 | 10 | µA | |
| Alimentation et consommation | |||||
| Courant d'alimentation (mode veille) | V+ = 5V, IL(REF)=0,2 mA | - | 2,4 | 4,2 | mA |
Les valeurs typiques sont données à titre indicatif.
🔬 Description Fonctionnelle
Le LM3914 intègre un diviseur de tension de précision composé de 10 résistances de 1 kΩ (chaque étage crée un pas de 125 mV pour une référence de 1,25 V). Un amplificateur tampon d'entrée à très haute impédance attaque 10 comparateurs indépendants, chacun référencé à un étage différent du diviseur. La sortie des comparateurs pilote directement des transistors à collecteur ouvert qui fournissent un courant constant programmable par la résistance externe connectée entre les broches 7 et 8.
La broche de mode (pin 9) permet de sélectionner l'affichage : laissée ouverte, l'afficheur fonctionne en mode point (une seule LED allumée à la fois). Raccordée directement à l'alimentation (V+), l'afficheur passe en mode barre (toutes les LEDs jusqu'au niveau mesuré sont allumées).
Les sorties étant à courant constant, elles peuvent également piloter des afficheurs LCD ou des lampes à incandescence. On peut chaîner plusieurs LM3914 pour créer des afficheurs de 20 à plus de 100 LEDs.
🔧 Schémas d'Application Typique
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| Figure 1 : Voltmètre bargraph 0-5V. Le pont diviseur R1/R2/référence définit la pleine échelle. |
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| Figure 2 : Configuration point (dot mode). La broche 9 est laissée ouverte. |
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| Figure 3 : Mise en cascade (jusqu'à 100 LEDs). Chaque LM3914 pilote 10 LEDs supplémentaires. |
📏 Dimensions du Boîtier (PDIP-18)
Le LM3914 est disponible dans un boîtier PDIP (NFK) à 18 broches. Les dimensions typiques sont les suivantes :
| Symbole | Min (mm) | Typ (mm) | Max (mm) | Min (pouces) | Max (pouces) |
|---|---|---|---|---|---|
| A (Longueur) | 22,48 | 22,86 | 23,24 | 0,885 | 0,915 |
| B (Largeur) | 6,10 | 6,35 | 6,60 | 0,240 | 0,260 |
| C (Hauteur) | 3,18 | 3,81 | 4,45 | 0,125 | 0,175 |
| e (Pas entre broches) | - | 2,54 | - | - | 0,100 |
Remarque : Il existe également des versions en boîtier PLCC-20.
📌 Notes Techniques
- Alimentation : Un condensateur de découplage d'au moins 10 µF doit être placé à proximité des broches d'alimentation (pin 2 et pin 3). Pour des longs câbles d'alimentation des LEDs, un condensateur de 2,2 µF (tantalum) ou 10 µF (aluminium) est recommandé (voir figure 1, page 2 du datasheet).
- Déclassement thermique : La température de jonction maximale est de 100°C. Pour des températures ambiantes supérieures à 25°C, la puissance maximale dissipée doit être réduite de 1,82 mW par °C pour le PDIP.
- Protection contre les surtensions : L'ajout d'une résistance de 39 kΩ en série avec l'entrée pin 5 permet d'appliquer des signaux jusqu'à ±100 V sans endommager le circuit.
- Compatibilité : Les sorties driver peuvent directement commander des portes TTL/CMOS. Une résistance de 470 Ω est toutefois recommandée pour saturer correctement la sortie.
- Distinction LM3914/3915/3916 : Le LM3914 est à échelle linéaire. Le LM3915 est logarithmique (3dB/pas, utile pour l'audio). Le LM3916 est à échelle VU spécifique. Attention à ne pas les confondre.
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⚠️ Note d'information et clause de non-responsabilité : Les informations fournies dans cette fiche technique sont basées sur les données publiées par le fabricant d'origine (Texas Instruments). Bien que nous nous efforcions d'en garantir l'exactitude, ce document est fourni à titre indicatif uniquement. Nous déclinons toute responsabilité quant à son utilisation dans des applications critiques ou sensibles. Le concepteur final doit valider tous les paramètres dans son application spécifique. Pour les dernières révisions et spécifications officielles, veuillez vous référer à la documentation originale du fabricant.