2 egyszerű feszültség-frekvenciaváltó áramkör magyarázata

A feszültségről frekvenciaváltóra áramkör arányosan változó bemeneti feszültséget alakít át, arányosan változó kimeneti frekvenciát.

Az első terv a BURR-BROWN fejlett feszültség-frekvencia-átalakító eszköze, amelyet kifejezetten arra terveztek, hogy egy adott feszültség-frekvenciaváltó áramkör alkalmazásakor rendkívül arányos frekvencia-választ adjon a betáplált bemeneti feszültségre.

Hogyan működik az eszköz

Ha a bemeneti feszültség változik, a kimeneti frekvencia ezt követi, és arányosan változik, nagy pontossággal.

Az IC kimenete nyitott kollektoros tranzisztor formájában van, amihez egyszerűen szükség van egy 5 V-os forrással összekapcsolt külső ellenállásra, hogy a kimenet kompatibilis legyen az összes szabványos CMOS, TTL és MCU eszközzel.

Várható, hogy ennek az IC-nek a kimenete erősen ellenáll a zajnak és nagyszerű linearitással rendelkezik.

A kimeneti konverzió teljes skáláját egy külső ellenállás és kondenzátor bevonásával határozzuk meg, amelyek méretezhetők ahhoz, hogy ésszerűen széles választerületet kapjanak.

A VFC32 főbb jellemzői

A VFC32 eszköz rendelkezik az ellenkező módon történő működés funkciójával is, vagyis konfigurálható úgy, hogy hasonlóan pontosan és hatékonyan működjön, mint egy frekvencia-feszültség átalakító is. Erről a következő cikkünkben részletesen tárgyalunk.

Az IC-t különféle csomagokban lehet beszerezni, az Ön igényeinek megfelelően.

Az alábbi első ábra egy szokásos feszültség-frekvenciaváltó áramkör konfigurációt ábrázol, ahol R1-et használnak a bemeneti feszültség érzékelési tartományának beállításához.

Teljes skálaérzékelés engedélyezése

40k-os ellenállás választható 0-10 V-os teljes skála bemenet érzékeléséhez, más tartományok elérhetők a következő képlet egyszerű megoldásával:

R1 = Vfs / 0,25 mA

Előnyösen R1-nek MFR típusúnak kell lennie a nagyobb stabilitás biztosítása érdekében. Az R1 értékének beállításával le lehet vágni a rendelkezésre álló bemeneti feszültségtartományt.

Az állítható kimenet elérése érdekében bevezetjük az C1 FSD tartományt, amelynek értéke megfelelő módon kiválasztható a kívánt kimeneti frekvencia konverziós tartomány hozzárendeléséhez, itt az ábrán azt választjuk, hogy 0-10 kHz skálát adjon 0-10 V bemeneti tartományhoz.

Meg kell azonban jegyezni, hogy a C1 minősége közvetlenül befolyásolhatja vagy befolyásolhatja a kimenet linearitását vagy pontosságát, ezért jó minőségű kondenzátor használata ajánlott. A tantál talán jó jelölt az ilyen típusú alkalmazási területekre.

Magasabb tartományokhoz, 200 kHz vagy annál nagyobb sorrendben, nagyobb kondenzátor választható a C1-re, míg R1 20 k-ra rögzíthető.

A társított C2 kondenzátor nem feltétlenül befolyásolja a C1 működését, azonban a C2 értéke nem lépheti túl az adott határt. A C2 értékét, amelyet az alábbi ábra mutat, nem szabad csökkenteni, bár ennek feletti értékének növelése rendben lehet

Frekvencia kimenet

Az IC frekvenciavezetéke belsőleg nyitott kollektoros tranzisztorként van konfigurálva, ami azt jelenti, hogy az ehhez a csaphoz csatlakoztatott kimeneti fokozat csak a süllyesztett feszültség / áram (logikailag alacsony) választ fogja tapasztalni a javasolt feszültség és frekvencia átalakítás során.

Annak érdekében, hogy váltakozó logikai választ kapjunk, ahelyett, hogy csak 'süllyedő áram' (logikailag alacsony) válasz lenne erről a pinoutról, csatlakoztatnunk kell egy külső felhúzási ellenállást egy 5 V-os tápfeszültséggel, amint azt a fenti második ábra mutatja.

Ez biztosítja a váltakozóan változó logikai magas / alacsony választ ebben a csatlakozóban a csatlakoztatott külső áramkör szakaszához.

Lehetséges alkalmazások

A feszültség és a frekvenciaváltó áramkörének magyarázata sok felhasználóspecifikus alkalmazáshoz használható, és testre szabható bármilyen releváns követelménynek megfelelően. Ilyen alkalmazás lehet egy digitális teljesítménymérő készítése az adott terhelés villamosenergia-fogyasztásának rögzítésére.

Az elképzelés az, hogy egy áramérzékelő ellenállást sorba kapcsolunk a kérdéses terheléssel, majd integráljuk a kialakuló áramfelépítést ezen az ellenálláson a fent ismertetett feszültség és frekvenciaváltó áramkörrel.

Mivel az érzékelő ellenálláson felhalmozódó áram arányos lenne a terhelés fogyasztásával, ezeket az adatokat pontosan és arányosan frekvenciává alakítja a magyarázott áramkör.

A frekvenciaátalakítás tovább integrálható egy IC 4033 frekvenciaszámláló áramkörrel a terhelésfelvétel digitális kalibrált leolvasása érdekében, és ez tárolható a jövőbeni értékeléshez.

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

2) Az IC 4151 használata

A következő nagy teljesítményű frekvencia-átalakító áramkör néhány alkatrész és egy IC-alapú kapcsolókör köré épül. A vázlaton feltüntetett részértékekkel az átalakítás aránya kb. 1%. 0 V-10 V bemeneti feszültség alkalmazása esetén 0-10 kHz-es négyzethullámú kimeneti feszültség arányos nagyságúra konvertálódik.

A P1 potenciométeren keresztül az áramkört módosítani lehetett annak biztosítására, hogy 0 V bemeneti feszültség 0 Hz kimeneti frekvenciát generáljon. A frekvenciatartomány rögzítéséért felelős alkatrészek R2, R3, R5, P1 ellenállások, valamint a C2 kondenzátor.

Az alábbiakban bemutatott képletek alkalmazásával a feszültség és a frekvenciaátalakítás aránya átalakítható annak érdekében, hogy az áramkör rendkívül jól működjön több egyedi alkalmazás esetén.

A T = 1.1.R3.C2 szorzatának meghatározása során meg kell győződnie arról, hogy ez mindig a minimális kimeneti periódus fele alatt van, vagyis a pozitív kimeneti impulzusnak mindig minimumnak kell lennie, amíg a negatív impulzus.

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

T = 1,1. R3. C2