使用AD654電壓頻率轉(zhuǎn)換器
電壓-頻率轉(zhuǎn)換器(VFC)是一種輸出方波的振蕩器,其頻率與其輸入電壓成線性比例。輸出方波可以直接饋送到微控制器的數(shù)字引腳,以精確測量直流輸入電壓,這意味著可以使用8051或任何其他沒有內(nèi)置ADC的微控制器測量輸入電壓。
VFC經(jīng)常被誤認為是電壓控制振蕩器(VCO),但VFC具有許多VCO所不具備的優(yōu)點和增強的性能規(guī)格,如動態(tài)范圍,低線性誤差,溫度和電源電壓穩(wěn)定性等等。VFC的反之也可能意味著頻率到電壓的轉(zhuǎn)換,我們已經(jīng)在上一個教程中演示過了。
這里使用集成電路AD654來演示操作,這是一個單片電壓到變頻器。示波器也用于顯示輸出方波。
IC AD654
AD654是一款電壓到頻率轉(zhuǎn)換器IC,采用8引腳DIP封裝。它由一個輸入放大器,一個非常精確的內(nèi)置振蕩器和一個高電流開路集電極輸出驅(qū)動器組成,它允許IC驅(qū)動多達12個TTL負載,光耦合器,長電纜或類似負載,并且可以在(5-30)伏之間工作。另一件要提到的事情是,與其他IC不同,AD654 IC輸出方波,因此微控制器很容易測量讀數(shù)。下面列出了該芯片的一些最有趣的功能。
特點:
?寬輸入電壓±30v
?滿量程頻率可達500khz
?高輸入阻抗125MΩ;
?低漂移(4μV/°C)
?2.0 mA靜態(tài)電流
?低偏置1mv
?對外部組件的最低要求
組件的要求
原理圖
該電壓-頻率轉(zhuǎn)換器電路的原理圖取自數(shù)據(jù)表,并添加了一些外部元件來修改該演示電路
該電路是在無焊面包板上構(gòu)建的,其組件如圖所示,為了演示目的,在放大器的輸入部分添加一個電位器來改變輸入電壓,這樣,我們可以觀察輸出的變化。
注意!所有元件盡可能緊密地放置,以減少寄生電容、電感和電阻。
設(shè)備如何工作?
內(nèi)部運算放大器用作輸入,當向變頻器的電流提供1mA的驅(qū)動電流時,它將輸入電壓轉(zhuǎn)換為NPN跟隨器的驅(qū)動電流。它為外部定時電容充電,該方案允許振蕩器在100 nA至2mA的總電壓范圍內(nèi)提供非線性。這個輸出也到一個輸出驅(qū)動器,它只是一個帶有開路集電極的NPN功率晶體管,我們可以從中得到輸出
計算
要從理論上計算電路的輸出頻率,可以使用以下公式
在那里,
?4out為輸出頻率
?Vin是電路的輸入電壓,
?Rt是RC振蕩器的電阻
?Ct是Rc振蕩器的電容
例如,
?電壓為0.1V或100mV
?Rt等于10000K或10K
?可以是0.001uF或1000pF
因此,如果0.1V應(yīng)用到電路的輸入,我們將得到1kHz的輸出
電壓-變頻器測試
要測試電路,需要使用以下工具
1.12V開關(guān)電源(SMPS)
2.Meco 108B+萬用表
3.漢科600BE USB PC示波器
為了構(gòu)建電路,使用了1%的金屬膜電阻,并且不考慮電容器的公差。測試時室溫為22攝氏度
測試設(shè)置
如您所見,直流輸入電壓為11.73 V
電路輸入端電壓為104.8 mV
在這里你可以看到我的DSO的輸出是1.045 kHz。
下面給出了工作電路的詳細視頻,其中給出了多個輸入,頻率隨輸入電壓的比例而變化。
進一步增強
通過在PCB上制作電路,可以提高穩(wěn)定性,也可以使用0.5%公差的電阻和電容器來提高精度。該電路中最重要的部分是RC振蕩器部分,因此RC振蕩器必須盡可能靠近輸入引腳,否則,PCB走線或元件的啟動電容和電阻可能會降低電路的精度。
應(yīng)用程序
這是一個非常有用的IC,可用于許多應(yīng)用,其中一些列在下面
?AD654 VFC作為ADC
?頻率倍壓器
?帶熱電偶的溫度傳感器
?應(yīng)變儀
?函數(shù)發(fā)生器
?自偏置精密時鐘
本文編譯自circuitdigest