¿Qué es el Convertidor Frecuencia a Voltaje LM2907N-8?
El LM2907N-8 es un circuito integrado monolítico diseñado para funcionar como un convertidor de frecuencia a voltaje (F/V). Su principal función es tomar una señal de entrada de frecuencia variable, como la proveniente de un sensor de velocidad o un tacómetro, y generar una tensión de salida DC que es linealmente proporcional a esa frecuencia de entrada. Este dispositivo es extremadamente versátil y robusto, lo que lo hace ideal para aplicaciones automotrices, industriales y de instrumentación. La tecnología central se basa en una técnica de bomba de carga, donde un capacitor de temporización se carga y descarga al ritmo de la frecuencia de entrada. La corriente promedio que fluye a través de este proceso es directamente proporcional a la frecuencia, y esta corriente se convierte en un voltaje de salida mediante una resistencia de carga externa. Su diseño robusto permite operar con una amplia gama de voltajes de alimentación y es resistente a las condiciones adversas que se encuentran en entornos industriales.
La arquitectura interna del LM2907N-8 es notablemente eficiente para su encapsulado compacto DIP-8. Integra un amplificador operacional (Op-Amp) de alta ganancia y un comparador en el mismo chip, lo que aumenta su flexibilidad. La etapa de entrada es un comparador diferencial que puede ser utilizado para acondicionar señales de entrada ruidosas o de bajo nivel, como las de una pastilla magnética. El núcleo de conversión F/V utiliza la mencionada bomba de carga. Adicionalmente, cuenta con un transistor de salida con colector abierto, capaz de manejar corrientes de hasta 50 mA, lo que le permite excitar directamente relés, lámparas o cargas lógicas. Esta integración de múltiples bloques funcionales en un solo chip simplifica enormemente el diseño de circuitos de control y monitoreo de velocidad.
Características Técnicas
El funcionamiento del LM2907N-8 se centra en la precisión de su bomba de carga interna. La frecuencia de la señal de entrada (Fin) determina la tasa a la que el capacitor de temporización externo (C1) se carga y descarga. La fórmula fundamental que gobierna la conversión es Vout = Fin × Vcc × R1 × C1, donde Vcc es el voltaje de alimentación, y R1 y C1 son los componentes externos que definen la ganancia de conversión. Esta relación lineal se mantiene con una precisión notable, típicamente dentro del 0.3% en todo el rango de operación. El amplificador operacional/comparador integrado puede ser utilizado de forma independiente para otras tareas, como establecer un umbral de sobrevelocidad o subvelocidad, activando el transistor de salida cuando la frecuencia de entrada cruza un punto de ajuste predefinido por el usuario.
Especificaciones Eléctricas
| Parámetro | Valor |
|---|---|
| Voltaje de Operación (Vcc) | Hasta 28V DC |
| Corriente de Consumo (Supply Current) | 3.8mA a 6mA (típico, según Vcc y temperatura) |
| Corriente de Salida (Output Sink Current) | 50mA (máximo) |
| Linealidad F/V | 0.3% (típico) |
| Rango de Frecuencia de Entrada | Hasta 10kHz |
| Voltaje de Entrada (Tach Input) | ±28V (versión 8 pines, referenciada a tierra) |
Comunicación y Pinout
| Pin | Función | Descripción |
|---|---|---|
| 1 | TACH+ | Entrada no inversora del comparador/tacómetro. |
| 2 | C- | Entrada inversora del Op-Amp/Comparador. |
| 3 | C+ | Entrada no inversora del Op-Amp/Comparador. |
| 4 | GND | Tierra del circuito. |
| 5 | VOUT | Salida de voltaje del convertidor F/V. |
| 6 | VCC | Alimentación positiva del circuito. |
| 7 | OP AMP OUT | Salida del amplificador operacional. |
| 8 | EMITTER | Emisor del transistor de salida (colector interno conectado a VOUT). |
Dimensiones y Ambiente
| Característica | Valor |
|---|---|
| Dimensiones | Encapsulado DIP-8 (PDIP-8) |
| Temperatura de Trabajo | -40°C a 85°C |
| Grado IP | N/A (Componente para montaje en PCB) |
Aplicaciones
- Tacómetros y medidores de RPM para motores.
- Sistemas de control de velocidad de motores DC y brushless.
- Detectores de sobrevelocidad y subvelocidad para protección de maquinaria.
- Demodulación de señales FSK (Frequency Shift Keying).
- Sistemas de control de crucero en vehículos.
- Interruptores y relés activados por velocidad o frecuencia.
- Conversión de salida de caudalímetros a señal analógica.
Preguntas Frecuentes
¿Cómo se calcula el voltaje de salida (Vout) en función de la frecuencia?
La fórmula principal para la operación básica es Vout = Fin × Vcc × R1 × C1. Donde ‘Fin’ es la frecuencia de entrada en Hertz, ‘Vcc’ es el voltaje de alimentación, ‘R1’ es la resistencia de carga externa y ‘C1’ es el capacitor de temporización. Es crucial usar componentes de buena calidad para R1 y C1 para asegurar la precisión.
¿Puedo usar el LM2907N-8 para leer la velocidad de un motor con un sensor Hall?
Sí, es una aplicación muy común. El sensor de efecto Hall debe proporcionar una señal de pulso (onda cuadrada o similar) cuya frecuencia sea proporcional a la velocidad del motor. Esta señal se conecta al pin de entrada del tacómetro (TACH+) del LM2907N-8 para su conversión a un voltaje DC.
¿Cuál es la diferencia entre el LM2907N-8 y el LM2917N-8?
La principal diferencia es que el LM2917N-8 incluye un regulador zener interno de 7.56V conectado entre los pines de alimentación. Esto permite que el LM2917 opere con una fuente sin regular (por ejemplo, variando entre 9V y 16V) y mantenga una conversión F/V estable usando una resistencia limitadora adecuada, mientras que el LM2907N-8 requiere una fuente de alimentación ya regulada para obtener la máxima precisión en la conversión.
El voltaje de salida es inestable o tiene mucho ‘ripple’. ¿Cuál puede ser la causa?
El ‘ripple’ o rizado en la salida es inherente al proceso de la bomba de carga. Para minimizarlo, se debe colocar un segundo capacitor (C2) en paralelo con la resistencia de carga (R1). El valor de C2 crea un filtro paso bajo. Un valor demasiado pequeño resultará en un alto rizado, mientras que un valor demasiado grande ralentizará la respuesta del circuito a cambios de frecuencia. Como referencia, el propio fabricante usa en sus circuitos de prueba C1 = 1000pF con C2 = 0.22µF (relación de aprox. 220:1); la relación óptima entre C2 y C1 depende del compromiso deseado entre rizado y tiempo de respuesta, por lo que se recomienda calcularla con la fórmula de ripple del datasheet en vez de usar un valor fijo genérico.
Mejora tu proyecto
Para implementar exitosamente el LM2907N-8, considera los siguientes componentes complementarios:
- Sensor de Efecto Hall o Pickup Magnético: Para generar la señal de frecuencia variable a partir de un eje en rotación.
- Zócalo DIP-8: Facilita la instalación y el reemplazo del circuito integrado en tu PCB sin necesidad de desoldar.
- Componentes Pasivos de Precisión: Utiliza capacitores de película (poliéster o polipropileno) para C1 y resistencias de película metálica al 1% para R1 para maximizar la precisión y estabilidad térmica de la conversión.

