Giải thích 3 mạch chuyển đổi tần số sang điện áp

Như tên cho thấy bộ chuyển đổi tần số thành điện áp là thiết bị chuyển đổi đầu vào tần số thay đổi thành mức điện áp đầu ra thay đổi tương ứng.

Ở đây chúng tôi nghiên cứu ba thiết kế dễ dàng nhưng nâng cao sử dụng IC 4151, IC VFC32 và IC LM2907.

1) Sử dụng IC 4151

Mạch biến đổi điện áp tần số sử dụng IC 4151 này được đặc trưng bởi tỷ lệ chuyển đổi tuyến tính cao. Với các giá trị phần được chỉ ra, tỷ lệ chuyển đổi của mạch có thể được mong đợi là khoảng 1 V / kHz.

Khi sử dụng điện áp một chiều ở đầu vào có tần số 0 Hz, đầu ra tạo ra điện áp tương ứng bằng 0 V. Tỷ số chuyển đổi ở đầu ra không bao giờ bị ảnh hưởng bởi chu kỳ làm việc của tần số ave vuông đầu vào.

Nhưng, nếu tần số sóng hình sin được áp dụng ở đầu vào, trong tình huống đó, tín hiệu phải được đưa qua bộ kích hoạt Schmitt trước khi đưa nó đến đầu vào IC 4151.

Nếu bạn muốn có một tỷ lệ chuyển đổi khác, bạn có thể tính tỷ lệ này bằng công thức sau:

V (ra) / f (vào) = R3 x R7 x C2 / 0,486 (R4 + P1) x [V / Hz]

T1 = 1,1 x R3 x C2

Mạch thậm chí có thể được ghép nối với đầu ra của bộ chuyển đổi điện áp sang tần số và được sử dụng như một cách để gửi tín hiệu DC qua kết nối cáp mở rộng mà không có vấn đề về điện trở cáp làm suy giảm tín hiệu.

2) Sử dụng cấu hình VFC32

Bài trước đã giải thích về một con chip đơn giản mạch chuyển đổi điện áp sang tần số sử dụng IC VFC32, ở đây chúng ta sẽ tìm hiểu cách sử dụng cùng một IC để đạt được tần số ngược lại với ứng dụng mạch chuyển đổi điện áp.

Hình bên dưới mô tả một cấu hình VFC32 tiêu chuẩn khác cho phép nó hoạt động như một mạch chuyển đổi tần số sang điện áp.

Giai đoạn đầu vào được hình thành bởi mạng điện dung của C3, R6 và R7 làm cho đầu vào của bộ so sánh tương thích với tất cả các bộ kích hoạt logic 5V. Bộ so sánh lần lượt chuyển đổi giai đoạn một lần liên quan trên mọi cạnh rơi của xung đầu vào tần số được cấp.

Sơ đồ mạch

Đầu vào tham chiếu ngưỡng được đặt cho bộ so sánh máy dò là khoảng –0,7V. Trong trường hợp đầu vào tần số có thể thấp hơn 5V, mạng phân chia tiềm năng R6 / R7 có thể được điều chỉnh thích hợp để thay đổi mức tham chiếu và cho phép opamp phát hiện đúng đầu vào tần số mức thấp.

Như được hiển thị trong đồ thị trong bài viết trước , giá trị C1 có thể được chọn tùy thuộc vào phạm vi quy mô đầy đủ của bộ kích hoạt đầu vào tần số.

C2 trở nên chịu trách nhiệm lọc và làm mịn dạng sóng điện áp đầu ra, các giá trị lớn hơn của C2 giúp kiểm soát tốt hơn các gợn sóng điện áp trên đầu ra được tạo ra, nhưng phản ứng chậm chạp với các tần số đầu vào thay đổi nhanh chóng, trong khi các giá trị nhỏ hơn của C2 gây ra khả năng lọc kém nhưng cung cấp đáp ứng và điều chỉnh nhanh chóng với tần số đầu vào thay đổi nhanh chóng.

Giá trị R1 có thể được điều chỉnh để đạt được phạm vi điện áp đầu ra lệch quy mô đầy đủ tùy chỉnh có tham chiếu đến dải tần số đầu vào quy mô đầy đủ nhất định.

Cách hoạt động của mạch chuyển đổi tần số sang điện áp

Hoạt động cơ bản của mạch chuyển đổi tần số thành điện áp được đề xuất dựa trên lý thuyết cân bằng điện tích. Tần số tín hiệu đầu vào được tính toán tuân theo biểu thức V) (in) / R1 và giá trị này được xử lý bởi opamp IC liên quan thông qua tích hợp với sự hỗ trợ của C2. Kết quả của sự tích hợp này làm phát sinh điện áp đầu ra tích hợp đoạn dốc giảm.

Trong khi điều trên diễn ra, giai đoạn một lần chụp tiếp theo được kích hoạt, kết nối dòng điện tham chiếu 1mA với đầu vào của bộ tích hợp trong quá trình hoạt động một lần.

Điều này đến lượt nó làm đảo ngược phản hồi của đoạn đường nối đầu ra và làm cho nó leo lên trên, điều này tiếp tục trong khi một cảnh quay BẬT và ngay sau khi chu kỳ của nó trôi qua đoạn đường nối một lần nữa buộc phải thay đổi hướng của nó và khiến nó quay trở lại chế độ giảm xuống mẫu.

Tính tần số

Quá trình đáp ứng dao động ở trên cho phép duy trì sự cân bằng điện tích (dòng điện trung bình) trên dòng tín hiệu đầu vào và dòng tham chiếu, được giải theo phương trình sau:

I (in) = IR (ave)
V (in) / R1 = fo tos
(1ma)
Trong đó fo là tần số ở đầu ra là chu kỳ một lần chụp = 7500 C1 (Frarads)

Các giá trị cho R1 và C1 được chọn phù hợp để tạo ra chu kỳ làm việc 25% trên dải tần đầu ra toàn quy mô. Đối với FSD có thể trên 200kHz, các giá trị được đề xuất sẽ tạo ra khoảng 50% chu kỳ nhiệm vụ.

Gợi ý ứng dụng:

Khu vực ứng dụng tốt nhất có thể được giải thích ở trên mạch chuyển đổi tần số sang điện áp là nơi yêu cầu yêu cầu dịch dữ liệu tần số thành dữ liệu điện áp.

Ví dụ, mạch này có thể được sử dụng trong máy đo tốc độ , và để đo tốc độ của động cơ trong dải điện áp.

Mạch này có thể được sử dụng để làm cho đồng hồ đo tốc độ cho xe 2 bánh kể cả xe đạp, v.v.

IC được thảo luận cũng có thể được sử dụng để đạt được các máy đo tần số đơn giản, rẻ tiền nhưng chính xác tại nhà, sử dụng vôn kế để đọc chuyển đổi đầu ra.

3) Sử dụng IC LM2917

Đây là một dòng IC tuyệt vời khác có thể được sử dụng cho vô số ứng dụng mạch khác nhau. Về cơ bản nó là một IC chuyển đổi tần số sang điện áp (máy đo tốc độ) với nhiều tính năng thú vị. Hãy cùng tìm hiểu thêm.

Thông số kỹ thuật điện chính

Các tính năng chính của IC LM2907 ad LM2917 được gạch dưới như sau:

• Chân máy đo tốc độ đầu vào được nối đất có thể được chế tạo trực tiếp tương thích với tất cả các loại bộ nhận từ có điện trở khác nhau.
• Chân đầu ra được liên kết với một bóng bán dẫn cực thu chung được đặt bên trong có thể chìm tối đa 50mA. Điều này có thể hoạt động ngay cả một rơ le hoặc một điện từ trực tiếp mà không cần bóng bán dẫn đệm bên ngoài, đèn LED và đèn cũng có thể được tích hợp với đầu ra bao gồm và tất nhiên có thể lấy nguồn từ đầu vào CMOS.
• Con chip có thể tăng gấp đôi tần số gợn sóng thấp.
• Các đầu vào của máy đo tốc độ có độ trễ tích hợp.
• Đầu vào máy đo tốc độ quy chiếu nối đất được bảo vệ hoàn toàn chống lại sự thay đổi tần số đầu vào vượt quá điện áp cung cấp của IC hoặc điện thế âm dưới 0.

Chi tiết sơ đồ chân của các gói có sẵn khác nhau của IC LM2907 và LM2917 có thể được chứng kiến ​​trong các hình ảnh dưới đây:

Các lĩnh vực ứng dụng chính của vi mạch này là:

• Cảm biến tốc độ : Nó có thể được sử dụng để cảm nhận tốc độ quay hoặc tốc độ của một phần tử chuyển động
• Bộ chuyển đổi tần số: Để chuyển đổi tần số thành mức chênh lệch tiềm năng thay đổi tuyến tính
• Cảm biến công tắc cảm ứng dựa trên độ rung

Ô tô

Con chip trở nên đặc biệt hữu ích trong lĩnh vực ô tô, như sau:

• Đồng hồ đo tốc độ: Trong xe để đo tốc độ
• Breaker Point Dwell Meters: Cũng là một ứng dụng công cụ đo liên quan đến động cơ xe.
• Máy đo tốc độ tiện dụng: Con chip có thể được sử dụng để chế tạo máy đo tốc độ cầm tay.
• Bộ điều khiển tốc độ: Thiết bị có thể được áp dụng trong các công cụ điều khiển tốc độ hoặc điều chỉnh tốc độ
• Các ứng dụng thú vị khác của IC LM2907 / LM2917 bao gồm: điều khiển hành trình, điều khiển khóa cửa ô tô, điều khiển ly hợp, điều khiển còi.

Xếp hạng tối đa tuyệt đối

(có nghĩa là xếp hạng không được vượt quá, của IC là)

1. Điện áp cung cấp = 28V
2. Cung cấp hiện tại = 25mA
3. Điện áp bộ thu bán dẫn bên trong = 28V
4. Điện áp đầu vào máy đo tốc độ sai biệt = 28V
5. Dải điện áp đầu vào = +/- 28V
6. Công suất tiêu tán = 1200 đến 1500 mW

Các thông số điện khác

Tăng điện áp = 200V / mV

Đầu ra Sink hiện tại = 40 đến 50mA

Các tính năng nổi bật và ưu điểm của vi mạch này

1. Đầu ra không đáp ứng với các tần số không và cũng tạo ra điện áp bằng không ở đầu ra.
2. Volatge đầu ra có thể được tính toán đơn giản bằng công thức: VOUT = fIN × VCC × Rx × Cx
3. Một mạng RC đơn giản quyết định tính năng nhân đôi tần số của IC.
4. Một kẹp zener trên chip tạo ra một tần số ổn định và ổn định để chuyển đổi điện áp hoặc dòng điện (chỉ trong LM2917s)

Sơ đồ kết nối điển hình của IC LM2907 / LM2917 được hiển thị bên dưới:

Để biết thêm thông tin, bạn có thể tham khảo bài báo