Обяснени 2 прости вериги за преобразуване на напрежение в честота

Обяснени 2 прости вериги за преобразуване на напрежение в честота

Схемата на преобразувателя на напрежение към честота преобразува пропорционално променливо входно напрежение в пропорционално променяща се изходна честота.



Първият дизайн използва IC VFC32, който е усъвършенствано устройство за преобразуване на напрежение в честота от BURR-BROWN, специално проектирано да произвежда изключително пропорционална честотна характеристика на подаваното входно напрежение за дадено приложение на веригата на преобразувател на напрежение към честота.

Как функционира устройството

Ако входното напрежение варира, изходната честота следва това и варира пропорционално с голяма степен на точност.





Изходът на IC е под формата на транзистор с отворен колектор, който просто се нуждае от външен издърпващ резистор, свързан с 5V източник, за да направи изхода съвместим с всички стандартни CMOS, TTL и MCU устройства.

Изходът от този IC може да се очаква да бъде силно имунизиран срещу шум и с превъзходна линейност.



Изходното преобразуване в пълен обхват се определя с включването на външен резистор и кондензатор, които могат да бъдат оразмерени, за да получат разумно широк диапазон на реакция.

Основни характеристики на VFC32

Устройството VFC32 също е оборудвано с функция за работа по обратен начин, тоест може да бъде конфигурирано да работи като преобразувател честота-напрежение също, с подобна точност и ефективност. Ще обсъдим подробно това в следващата ни статия.

IC може да бъде доставен в различни опаковки, в зависимост от нуждите на вашето приложение.

Първата фигура по-долу показва стандартна конфигурация на веригата на преобразувателя на напрежение към честота, където R1 се използва за настройка на обхвата на откриване на входното напрежение.

Активиране на пълномащабно откриване

Може да бъде избран резистор от 40k за получаване на пълномащабна детекция на вход от 0 до 10V, други диапазони могат да бъдат постигнати чрез просто решаване на следната формула:

R1 = Vfs / 0.25mA

За предпочитане R1 трябва да бъде тип MFR за осигуряване на подобрена стабилност. Чрез регулиране на стойността на R1 може да се намали наличния диапазон на входното напрежение.

За постигане на регулируем изходен диапазон FSD се въвежда C1, чиято стойност може да бъде подходящо избрана за присвояване на желания обхват на преобразуване на изходната честота, тук на фигурата е избрано да даде скала от 0 до 10 kHz за входен диапазон от 0 до 10V.

Трябва обаче да се отбележи, че качеството на C1 може пряко да повлияе или да повлияе на изходната линейност или точност, поради което се препоръчва използването на висококачествен кондензатор. Танталът може би се превръща в добър кандидат за този тип сфера на приложение.

За по-високи обхвати от порядъка на 200kHz и по-големи, по-големият кондензатор може да бъде избран за C1, докато R1 може да бъде фиксиран на 20k.

Свързаният кондензатор C2 не води непременно върху въздействието върху функционирането на C1, но стойността на C2 не трябва да пресича дадена граница. Стойността за C2, както е показано на фигурата по-долу, не трябва да се понижава, въпреки че увеличаването на стойността му над това може да е ОК

Честотен изход

Честотният извод на интегралната схема е конфигуриран вътрешно като транзистор с отворен колектор, което означава, че изходният етап, свързан с този щифт, ще има само реакция на потъващо напрежение / ток (логически ниска) за предложеното преобразуване на напрежение в честота.

За да получим променлив логически отговор, вместо само 'потъващ ток' (логически нисък) отговор от този извод, трябва да свържем външен издърпващ резистор с 5V захранване, както е посочено във втората диаграма по-горе.

Това осигурява алтернативно варираща логическа висока / ниска реакция на този пиноут за свързания етап на външната верига.

Възможни приложения

Обяснената схема на преобразувателя на напрежение към честота може да се използва за много специфични за потребителя приложения и може да бъде персонализирана за всяко съответно изискване. Едно такова приложение може да бъде за изработване на цифров измервателен уред за регистриране на консумацията на електроенергия за даден товар.

Идеята е да се свърже токочувствителен резистор последователно с въпросното натоварване и след това да се интегрира развиващото се натрупване на ток през този резистор с гореописаната схема на преобразувателя на напрежение към честотата.

Тъй като натрупването на ток през сензорния резистор би било пропорционално на консумацията на натоварване, тези данни ще бъдат точно и пропорционално преобразувани в честота от обяснената схема.

Преобразуването на честотата може да бъде допълнително интегрирано с верига за честота на IC 4033 за получаване на цифрово калибрирано отчитане на консумацията на натоварване и това може да бъде съхранено за бъдеща оценка.

С любезното съдействие: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/vfc32.pdf

2) Използване на IC 4151

Следващата високоефективна верига на преобразувател на честота към напрежение е изградена около няколко компонента и схема за превключване, базирана на интегрална схема. Със стойностите на частите, посочени в схемата, съотношението на преобразуване се постига с линейна реакция от прибл. 1%. Когато се прилага входно напрежение от 0 V-10 V, то се преобразува до пропорционална величина от 0 до 10 kHz изходно напрежение с квадратна вълна.

Чрез потенциометъра P1 веригата може да бъде променена, за да се гарантира, че входно напрежение 0 V генерира изходна честота 0 Hz. Компонентите, отговорни за фиксирането на честотния диапазон, са резистори R2, R3, R5, P1 заедно с кондензатора C2.

Прилагайки формулите, показани по-долу, съотношението между преобразуването на напрежението към честотата може да се трансформира, за да може веригата да работи изключително добре за няколко уникални приложения.

Докато определяте произведението на T = 1.1.R3.C2, трябва да се уверите, че това винаги е под половината от минималния изходен период, което означава, че положителният изходен импулс неизменно трябва да бъде минимум, докато отрицателният импулс.

f0/Uin = [0.486 . (R5 + P1) / R2 . R3 . C2 ] . [kHz/V]

Т = 1,1. R3. С2




Предишен: Изчисляване на индуктори в преобразуватели Buck Boost Напред: 3 обяснени вериги за преобразуване на честота в напрежение