Một mạch chuyển đổi điện áp thành tần số chuyển đổi điện áp đầu vào thay đổi tương ứng thành tần số đầu ra thay đổi tương ứng.

Thiết kế đầu tiên là sử dụng IC VFC32, một thiết bị chuyển đổi điện áp sang tần số tiên tiến của BURR-BROWN được thiết kế đặc biệt để tạo ra đáp ứng tần số cực kỳ tỷ lệ với điện áp đầu vào được cấp cho ứng dụng mạch chuyển đổi tần số điện áp nhất định.

Cách thức hoạt động của thiết bị

Nếu điện áp đầu vào thay đổi, tần số đầu ra sẽ theo sau và thay đổi tương ứng với mức độ chính xác cao.

Đầu ra của IC có dạng một bóng bán dẫn cực thu mở, chỉ cần một điện trở kéo lên bên ngoài kết nối với nguồn 5V để đầu ra tương thích với tất cả các thiết bị CMOS, TTL và MCU tiêu chuẩn.

“điốt song song với điện trở ”

Đầu ra từ vi mạch này có thể được mong đợi là miễn nhiễm với tiếng ồn và với độ tuyến tính tuyệt vời.

Toàn dải quy mô chuyển đổi đầu ra được xác định với việc bao gồm một điện trở bên ngoài và tụ điện, có thể được đo kích thước để thu được phạm vi đáp ứng rộng hợp lý.

Các tính năng chính của VFC32

Thiết bị VFC32 cũng được trang bị một tính năng làm việc ngược lại, đó là nó có thể được cấu hình để hoạt động giống như một bộ chuyển đổi tần số thành điện áp, với độ chính xác và hiệu quả tương tự. Chúng tôi sẽ thảo luận chi tiết về điều này trong bài viết tiếp theo của chúng tôi.

IC có thể được mua theo các gói khác nhau tùy theo nhu cầu ứng dụng của bạn.

Hình đầu tiên bên dưới mô tả cấu hình mạch chuyển đổi điện áp sang tần số tiêu chuẩn trong đó R1 được sử dụng để thiết lập phạm vi phát hiện của điện áp đầu vào.

Bật tính năng phát hiện toàn quy mô

Một điện trở 40k có thể được chọn để phát hiện đầu vào quy mô đầy đủ từ 0 đến 10V, các phạm vi khác có thể đạt được bằng cách giải quyết công thức sau:

R1 = Vfs / 0,25mA

Tốt hơn là R1 phải là loại MFR để đảm bảo độ ổn định được cải thiện. Bằng cách điều chỉnh giá trị của R1, người ta có thể cắt giảm dải điện áp đầu vào có sẵn.

Để đạt được đầu ra có thể điều chỉnh, phạm vi C1 được giới thiệu có giá trị có thể được chọn thích hợp để chỉ định bất kỳ phạm vi chuyển đổi tần số đầu ra mong muốn nào, ở đây trong hình, nó được chọn để cung cấp thang đo từ 0 đến 10 kHz cho phạm vi đầu vào từ 0 đến 10V.

Tuy nhiên, phải lưu ý rằng chất lượng của C1 có thể ảnh hưởng trực tiếp hoặc ảnh hưởng đến độ tuyến tính hoặc độ chính xác của đầu ra, do đó nên sử dụng tụ điện chất lượng cao. Một tantali có lẽ trở thành một ứng cử viên tốt cho loại trường ứng dụng này.

Đối với các dải cao hơn theo thứ tự từ 200kHz trở lên, tụ điện lớn hơn có thể được chọn cho C1, trong khi R1 có thể được cố định ở mức 20k.

Tụ điện liên kết C2 không nhất thiết tạo ra ảnh hưởng đến hoạt động của C1, tuy nhiên giá trị của C2 không được vượt qua một giới hạn nhất định. Không nên hạ thấp giá trị của C2 như trong hình dưới đây, mặc dù tăng giá trị của nó lên trên điều này có thể OK

Đầu ra tần số

Sơ đồ tần số của IC được cấu hình bên trong như một bóng bán dẫn cực thu mở, có nghĩa là tầng đầu ra được kết nối với chân này sẽ chỉ trải qua phản ứng điện áp / dòng điện chìm (mức logic thấp) cho điện áp đề xuất chuyển đổi tần số.

Để nhận được phản hồi logic xoay chiều thay vì chỉ có phản ứng “dòng chìm” (mức logic thấp) từ sơ đồ chân này, chúng ta cần kết nối một điện trở kéo lên bên ngoài với nguồn cung cấp 5V như được chỉ ra trong sơ đồ thứ hai ở trên.

“Sơ đồ mạch điều khiển led 50w ”

Điều này đảm bảo đáp ứng logic cao / thấp thay đổi luân phiên tại sơ đồ chân này cho giai đoạn mạch bên ngoài được kết nối.

Ứng dụng khả thi

Mạch chuyển đổi điện áp sang tần số được giải thích có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng cụ thể của người dùng và có thể được tùy chỉnh cho bất kỳ yêu cầu liên quan nào. Một ứng dụng như vậy có thể là để tạo ra một đồng hồ đo điện kỹ thuật số để ghi lại mức tiêu thụ điện cho một tải nhất định.

Ý tưởng là kết nối nối tiếp một điện trở cảm nhận dòng điện với tải được đề cập và sau đó tích hợp dòng điện đang phát triển trên điện trở này với mạch chuyển đổi tần số điện áp được giải thích ở trên.

Vì dòng điện tích tụ qua điện trở cảm biến sẽ tỷ lệ với mức tiêu thụ tải, dữ liệu này sẽ được chuyển đổi chính xác và tỷ lệ thành tần số bởi mạch giải thích.

Việc chuyển đổi tần số có thể được tích hợp thêm với mạch đếm tần số IC 4033 để có được kết quả đọc hiệu chuẩn kỹ thuật số về mức tiêu thụ tải và điều này có thể được lưu trữ để đánh giá trong tương lai.

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

2) Sử dụng IC 4151

Mạch chuyển đổi tần số thành điện áp hiệu suất cao tiếp theo được xây dựng xung quanh một vài thành phần và mạch chuyển mạch dựa trên IC. Với các giá trị bộ phận được chỉ ra trong giản đồ, tỷ lệ chuyển đổi đạt được với phản ứng tuyến tính xấp xỉ. 1%. Khi đặt điện áp đầu vào từ 0 V-10 V, nó sẽ được chuyển đổi thành điện áp đầu ra sóng vuông có độ lớn tương ứng từ 0 đến 10 kHz.

Thông qua chiết áp P1, mạch có thể được tinh chỉnh để đảm bảo rằng điện áp đầu vào là 0 V tạo ra tần số đầu ra là 0 Hz. Các linh kiện có nhiệm vụ cố định dải tần là các điện trở R2, R3, R5, P1 cùng với tụ điện C2.

Áp dụng các công thức được chứng minh dưới đây, tỷ lệ biến đổi điện áp trên tần số có thể được biến đổi để mạch hoạt động cực kỳ hiệu quả cho một số ứng dụng độc đáo.

Trong khi xác định tích số T = 1.1.R3.C2, bạn phải đảm bảo rằng giá trị này luôn nằm dưới một nửa chu kỳ đầu ra tối thiểu, nghĩa là xung đầu ra tích cực luôn phải nhỏ nhất miễn là xung âm.