2 enkla kretsar för spänning till frekvensomvandlare förklarade

En krets för spänning till frekvensomvandlare omvandlar en proportionellt varierande ingångsspänning till en proportionellt varierande utgångsfrekvens.

Den första konstruktionen använder IC VFC32 som är en avancerad spännings- till frekvensomvandlare från BURR-BROWN speciellt utformad för att producera ett extremt proportionellt frekvenssvar till den matade ingångsspänningen för en given spänning till frekvensomvandlarkretsapplikation.

Hur enheten fungerar

Om ingångsspänningen varierar följer utgångsfrekvensen detta och varierar proportionellt med stor noggrannhet.

IC-utgången är i form av en öppen kollektortransistor, som helt enkelt behöver ett externt uppdragningsmotstånd anslutet till en 5V-källa för att göra utgången kompatibel med alla vanliga CMOS-, TTL- och MCU-enheter.

Produktionen från denna IC kan förväntas vara mycket immun mot buller och med enastående linjäritet.

Utgångskonverteringens fullskala-område bestäms med inkluderingen av ett externt motstånd och kondensator, som kan dimensioneras för att erhålla ett rimligt brett intervall av svar.

Huvudfunktioner i VFC32

Enheten VFC32 är också utrustad med en funktion för att arbeta på motsatt sätt, det vill säga den kan konfigureras för att fungera som en frekvens-till-spänningsomvandlare också, med samma noggrannhet och effektivitet. Vi kommer att diskutera om detta i vår nästa artikel i detalj.

IC kan köpas i olika paket som kan passa ditt ansökningsbehov.

Den första figuren nedan visar en standardspänning till frekvensomvandlarkretskonfiguration där R1 används för att ställa in detektionsområdet för ingångsspänningen.

Aktivera fullständig detektering

Ett 40k-motstånd kan väljas för att få en 0 till 10V fullskalig ingångsdetektering, andra områden kan uppnås genom att helt enkelt lösa följande formel:

R1 = Vfs / 0,25 mA

Företrädesvis måste R1 vara av MFR-typ för att säkerställa en förbättrad stabilitet. Genom att justera värdet på R1 kan man minska det tillgängliga ingångsspänningsområdet.

För att uppnå en justerbar utgång introduceras FSD-intervall C1 vars värde kan väljas på lämpligt sätt för tilldelning av önskat utgångsfrekvensomvandlingsområde, här i figuren är det valt att ge en skala från 0 till 10 kHz för ett ingångsområde från 0 till 10V.

Det måste dock noteras att kvaliteten på C1 direkt kan påverka eller påverka utgångens linjäritet eller noggrannhet, därför rekommenderas användning av en kondensator av hög kvalitet. En tantal blir kanske en bra kandidat för denna typ av applikationsfält.

För högre intervall i storleksordningen 200kHz och högre kan större kondensator väljas för C1, medan R1 kan vara fixerad till 20k.

Den tillhörande kondensatorn C2 påverkar inte nödvändigtvis C1s funktion, men värdet på C2 får inte överskrida en given gräns. Värdet för C2 som visas i figuren nedan bör inte sänkas, även om det kan vara OK att öka värdet ovanför detta

Frekvensutgång

Frekvensutgången för IC är internt konfigurerad som en öppen kollektortransistor, vilket innebär att utgångssteget som är anslutet till denna stift endast kommer att uppleva en sjunkande spänning / ström (logisk låg) respons för den föreslagna spänningen till frekvensomvandlingen.

För att få ett alternerande logiskt svar istället för endast ett 'sjunkande ström' (logiskt lågt) svar från denna pinout, måste vi ansluta ett externt uppdragningsmotstånd med en 5V-matning som anges i det andra diagrammet ovan.

Detta säkerställer en växelvis varierande logisk hög / låg respons vid denna pinout för det anslutna externa kretssteget.

Möjliga applikationer

Den förklarade spännings- till frekvensomvandlarkretsen kan användas för många användarspecifika applikationer och kan anpassas för alla relevanta krav. En sådan applikation kan vara att skapa en digital effektmätare för att registrera elförbrukningen för en viss belastning.

Tanken är att ansluta ett strömavkänningsmotstånd i serie med den ifrågavarande belastningen och sedan integrera utvecklingsströmuppbyggnaden över detta motstånd med den ovan beskrivna kretsen för spänning till frekvensomvandlare.

Eftersom strömuppbyggnaden över avkänningsmotståndet skulle vara proportionell mot belastningsförbrukningen skulle dessa data omvandlas exakt och proportionellt till frekvens av den förklarade kretsen.

Frekvensomvandlingen kan integreras ytterligare med en IC 4033-frekvensräknarkrets för att få den digitala kalibrerade avläsningen av lastförbrukningen, och denna kan lagras för framtida bedömning.

Med tillstånd: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/vfc32.pdf

2) Använda IC 4151

Nästa högpresterande frekvens till spänningsomvandlare krets bygger på några få komponenter och en IC-baserad kopplingskrets. Med delvärdena som anges i schemat, uppnås omvandlingsförhållandet med ett linjärt svar på ca. 1%. När en ingångsspänning från 0 V-10 V appliceras omvandlas den till en proportionell storlek på 0 till 10 kHz fyrkantvågsspänning.

Genom potentiometern P1 kunde kretsen justeras för att säkerställa att en ingångsspänning på 0 V genererar en utgångsfrekvens på 0 Hz. Komponenterna som är ansvariga för fixering av frekvensområdet är motstånd R2, R3, R5, P1 tillsammans med kondensatorn C2.

Genom att använda formlerna som visas nedan kan förhållandet mellan spänning och frekvensomvandling transformeras så att kretsen fungerar extremt bra för flera unika applikationer.

När du bestämmer produkten av T = 1.1.R3.C2 måste du se till att detta alltid är under hälften av minsta utgångsperiod, vilket innebär att den positiva utgångspulsen alltid ska vara minst så länge som den negativa pulsen.

f0 / Win = [0,486. (R5 + P1) / R2. R3. C2]. [kHz / V]

T = 1,1. R3. C2