전압-주파수 변환기 (VFC)는 주파수가 입력 전압에 선형 적으로 비례하는 구형파를 출력하는 발진기입니다. 출력 구형파는 DC 입력 전압을 정확하게 측정하기 위해 마이크로 컨트롤러의 디지털 핀에 직접 공급 될 수 있습니다. 즉, 8051 또는 내장 ADC가없는 다른 마이크로 컨트롤러를 사용하여 입력 전압을 측정 할 수 있습니다.
VFC는 종종 전압 제어 발진기 (VCO)로 오인되지만, VFC는 동적 범위, 낮은 선형성 오류, 온도 및 공급 전압에 대한 안정성 등과 같이 (VCO)에는없는 많은 장점과 향상된 성능 사양을 가지고 있습니다.. VFC의 반대도 가능하다는 것은 이전 튜토리얼에서 이미 설명했던 주파수에서 전압으로의 변환을 의미합니다.
여기서 IC AD654는 주파수 변환기에 대한 모 놀리 식 전압 인 작동을 보여주기 위해이 회로에서 사용됩니다. 오실로스코프는 출력 구형파를 표시하는데도 사용됩니다.
IC AD654
AD654는 전압-주파수 변환기 IC이며 8 핀 DIP 패키지로 제공됩니다. 입력 증폭기, 매우 정밀한 내장 발진기 및 고전류 오픈 콜렉터 출력 드라이버로 구성되어 IC가 최대 12 개의 TTL 부하, 옵토 커플러, 긴 케이블 또는 유사한 부하를 구동 할 수 있으며 (5-30) 볼트 사이. 언급해야 할 또 다른 점은 다른 IC와 달리 AD654 IC는 구형파를 출력하므로 마이크로 컨트롤러가 판독 값을 쉽게 측정 할 수 있다는 것입니다. 이 칩의 가장 흥미로운 기능 중 일부는 다음과 같습니다.
풍모:
- 넓은 입력 전압 ± 30V
- 최대 500kHz의 전체 주파수
- 125MΩ의 높은 입력 임피던스,
- 낮은 드리프트 (4µV / ° C)
- 2.0mA 대기 전류
- 낮은 오프셋 1mV
- 외부 구성 요소에 대한 최소 요구 사항
필요한 구성 요소
| Sl. 아니요 | 부속 | 유형 | 수량 |
| 1 | AD654 | IC | 1 |
| 2 | LM7805 | 전압 조정기 IC | 1 |
| 삼 | 1000pF | 콘덴서 | 1 |
| 4 | 0.1uF | 콘덴서 | 1 |
| 5 | 470uF, 25V | 콘덴서 | 1 |
| 6 | 10,000,1 % | 저항기 | 4 |
| 7 | 전위차계, 10K | 가변 저항기 | 1 |
| 8 | 전원 공급 장치 | 12V, DC | 1 |
| 9 | 단일 게이지 와이어 | 일반적인 | 6 |
| 10 | 브레드 보드 | 일반적인 | 1 |
개략도
이 전압-주파수 변환기 회로의 회로도 는 데이터 시트 에서 가져 왔으며이 데모를 위해 회로를 수정하기 위해 일부 외부 구성 요소가 추가되었습니다.
이 회로는 회로도에 표시된 구성 요소를 사용하여 납땜없는 브레드 보드에 구성되어 있으며, 데모 목적으로 증폭기의 입력 섹션에 전위차계가 추가되어 입력 전압을 변경하고 출력의 변화를 관찰 할 수 있습니다.
노트! 모든 구성 요소는 기생 커패시턴스 인덕턴스 및 저항을 줄이기 위해 가능한 한 가깝게 배치됩니다.
장치는 어떻게 작동합니까?
내부 연산 증폭기는 입력으로 사용되며, 주파수 변환기에 전류에 1mA 구동 전류가 제공 될 때 입력 전압을 NPN 팔로워의 구동 전류로 변환하기 위해 사용됩니다. 외부 타이밍 커패시터를 충전하고이 방식을 통해 발진기가 100nA ~ 2mA의 총 전압 범위에서 비선형 성을 제공 할 수 있습니다. 이 출력은 또한 출력을 얻을 수있는 오픈 콜렉터가있는 NPN 전력 트랜지스터 인 출력 드라이버로 이동합니다.
계산
이론적으로 회로의 출력 주파수를 계산하려면 다음 공식을 사용할 수 있습니다.
Fout = Vin / 10 * Rt * Ct
어디,
- Fout 은 출력 주파수입니다.
- Vin 은 회로 의 입력 전압 이며,
- Rt 는 RC 발진기의 저항입니다.
- Ct 는 Rc 발진기의 커패시터입니다.
예를 들면
- Vin 은 0.1V 또는 100mV입니다.
- Rt 는 10000K 또는 10K입니다.
- Ct 는 0.001uF 또는 1000pF입니다.
Fout = 0.1 / (10 * 10 * 0.001) Fout = 1KHz
따라서 0.1V 가 회로의 입력에 적용 되면 출력에서 1kHz 를 얻습니다
전압-주파수 변환기 테스트
회로를 테스트하기 위해 다음 도구가 사용됩니다.
- 12V 스위치 모드 전원 공급 장치 (SMPS)
- Meco 108B + 멀티 미터
- Hantech 600BE USB PC 오실로스코프
회로를 구성하기 위해 1 % 금속 필름 저항기가 사용되며 커패시터의 허용 오차는 고려되지 않습니다. 테스트 중 실내 온도는 섭씨 22도였습니다.
테스트 설정
보시다시피 DC 입력 전압은 11.73V입니다.
그리고 IC의 입력 핀의 전압은 104.8mV입니다.
여기서 내 DSO의 출력이 1.045kHz임을 알 수 있습니다.
작동 회로의 상세한 비디오는 여러 입력이 주어진 주파수는 입력 전압의 비율을 변경 한 곳 아래에 주어진다.
추가 향상
PCB의 회로를 만들면 안정성이 향상 될 수 있으며 0.5 % 허용 오차의 저항과 커패시터를 사용하여 정확도를 높일 수 있습니다. 이 회로의 가장 중요한 부분은 RC 발진기 섹션이므로 RC 발진기는 입력 핀에 최대한 가깝게 배치해야합니다. 그렇지 않으면 PCB 트레이스의 커패시턴스 및 저항을 시작하거나 구성 요소가 회로의 정확도를 떨어 뜨릴 수 있습니다.
응용
이것은 매우 유용한 IC이며 많은 애플리케이션에 사용할 수 있으며 그중 일부는 아래에 나열되어 있습니다.
- ADC로서의 AD654 VFC
- 주파수 배가
- 열전대가있는 온도 센서
- 긴장 정도
- 함수 생성기
- 자체 바이어스 정밀 클록
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