3 Объяснение схем преобразователя частоты в напряжение

Как следует из названия, преобразователи частоты в напряжение - это устройства, которые преобразуют входную переменную частоту в соответствующие уровни выходного напряжения.

Здесь мы изучаем три простых, но продвинутых проекта с использованием IC 4151, IC VFC32 и IC LM2907.

1) Используя IC 4151

Эта схема преобразователя частоты напряжения, использующая микросхему IC 4151, отличается высокой степенью линейности преобразования. При указанных значениях частей коэффициент преобразования схемы может быть около 1 В / кГц.

Когда на входе используется напряжение постоянного тока с частотой 0 Гц, на выходе генерируется соответствующее напряжение 0 В. Коэффициент преобразования на выходе никогда не зависит от рабочего цикла входной средней квадратичной частоты.

Но если на вход подается синусоидальная частота, в этой ситуации сигнал должен быть пропущен через триггер Шмитта, прежде чем подавать его на вход IC 4151.

Если вас интересует другой коэффициент конверсии, вы можете рассчитать его по следующей формуле:

V (выход) / f (вход) = R3 x R7 x C2 / 0,486 (R4 + P1) x [В / Гц]

Т1 = 1,1 х R3 х C2

Схема может быть даже подключена к выходу преобразователя напряжения в частоту и использоваться как способ передачи сигналов постоянного тока через расширенное кабельное соединение без проблем, связанных с сопротивлением кабеля, ослабляющим сигнал.

2) Использование конфигурации VFC32

В предыдущем посте объяснялся простой одиночный чип цепь преобразователя напряжения в частоту Используя микросхему VFC32, мы узнаем, как ту же микросхему можно использовать для достижения частоты, противоположной схеме преобразователя напряжения.

На рисунке ниже изображена другая стандартная конфигурация VFC32, которая позволяет ему работать как схема преобразователя частоты в напряжение.

Входной каскад, образованный емкостной цепью C3, R6 и R7, обеспечивает совместимость входа компаратора со всеми логическими триггерами 5 В. Компаратор, в свою очередь, переключает связанный одноразовый каскад на каждом заднем фронте подаваемых частотных входных импульсов.

Принципиальная электрическая схема

Пороговое значение входного задания для компаратора детектора составляет около –0,7 В. В случае, когда входные частоты может быть ниже, чем 5 В, потенциал делитель R6 / R7, может быть соответствующим образом скорректированы для изменения опорного уровня и для обеспечения надлежащего обнаружения входов низких частот уровня на операционных усилителях.

Как показано в график в предыдущей статье значение C1 может быть выбрано в зависимости от полного диапазона триггеров частотного входа.

C2 становится ответственным за фильтрацию и сглаживание формы волны выходного напряжения, более высокие значения C2 помогают достичь лучшего контроля над пульсациями напряжения на сгенерированном выходе, но отклик медленный на быстро меняющиеся входные частоты, тогда как меньшие значения C2 вызывают плохую фильтрацию, но предлагают быстрый отклик и регулировка с быстро меняющимися входными частотами.

Значение R1 можно настроить для достижения настраиваемого диапазона выходного напряжения полного отклонения относительно заданного диапазона входной частоты полного диапазона.

Как работает схема преобразователя частоты в напряжение

Принцип действия предлагаемой схемы преобразователя частоты в напряжение основан на теории заряда и баланса. Частота входного сигнала вычисляется так, чтобы соответствовать выражению V) (in) / R1, и это значение обрабатывается соответствующим операционным усилителем IC посредством интегрирования с помощью C2. Результат этого интегрирования приводит к падению выходного напряжения интегрирования рампы.

В то время как вышеупомянутое имеет место, срабатывает следующий этап однократного включения, соединяя опорный ток 1 мА со входом интегратора в ходе одноразового режима.

Это, в свою очередь, переворачивает отклик пилообразного сигнала выхода и заставляет его подниматься вверх, это продолжается, пока включен однократный режим, и как только его период истекает, пилообразный сигнал снова вынужден изменить свое направление и заставляет вернуться к нисходящему падению. шаблон.

Расчет частоты

Вышеупомянутый процесс колебательного отклика обеспечивает устойчивый баланс заряда (среднего тока) между током входного сигнала и опорным током, который решается с помощью следующего уравнения:

I (дюйм) = IR (средн.)
V (дюйм) / R1 = fo tos
(1 мА)
Где fo - частота на выходе, t - период единичного импульса = 7500 C1 (Frarads)

Значения для R1 и C1 выбраны надлежащим образом, чтобы обеспечить рабочий цикл 25% в полном диапазоне выходной частоты. Для FSD, который может быть выше 200 кГц, рекомендуемые значения будут генерировать около 50% рабочего цикла.

Подсказки по применению:

Наилучшая область применения для объясненного выше схема преобразователя частоты в напряжение там, где требование требует преобразования данных частоты в данные напряжения.

Например, эту схему можно использовать в тахометры , а также для измерения скоростей двигателей в диапазонах напряжения.

Таким образом, эту схему можно использовать для упрощения спидометры для двухколесных транспортных средств, включая велосипеды и т. д.

Обсуждаемую ИС можно также использовать для создания простых, недорогих, но точных частотомеров в домашних условиях, используя вольтметры для считывания выходного преобразования.

3) Использование IC LM2917

Это еще одна превосходная серия ИС, которую можно использовать для множества различных схемотехнических приложений. По сути, это микросхема преобразователя частоты в напряжение (тахометр) со множеством интересных функций. Узнаем больше.

Основные электрические характеристики

Основные особенности IC LM2907 и LM2917 подчеркнуты следующим образом:

• Входной штырь тахометра, который связан с землей, можно напрямую сделать совместимым со всеми видами магнитных датчиков с различным сопротивлением.
• Выходной контакт соединен с внутренним транзистором общего коллектора, который может потреблять до 50 мА. Это может управлять даже реле или соленоидом напрямую без внешних буферных транзисторов, светодиоды и лампы также могут быть интегрированы с выходом, в том числе и, конечно, могут быть подключены к входам CMOS.
• Чип может удваивать низкие частоты пульсации.
• Входы тахометра имеют встроенный гистерезис.
• Вход тахометра с заземлением полностью защищен от колебаний входной частоты, превышающих напряжение питания ИС или отрицательного потенциала ниже нуля.

Детали распиновки различных доступных корпусов микросхем LM2907 и LM2917 можно увидеть на приведенных ниже изображениях:

Основные области применения этой ИС:

• Измерение скорости : Может использоваться для определения скорости вращения или скорости движущегося элемента.
• Преобразователи частоты: для преобразования частоты в линейно изменяющуюся разность потенциалов.
• Датчики касания на основе вибрации

Автомобильная промышленность

Чип становится особенно полезным в автомобильной сфере, как указано ниже:

• Спидометры: в транспортных средствах для измерения скорости
• Измерители нахождения в точке прерывания: также приложение для измерения параметров двигателя автомобиля.
• Handy Tachometer: чип можно использовать для изготовления портативных тахометров.
• Контроллеры скорости: устройство может применяться в устройствах контроля или регулирования скорости.
• Другие интересные применения микросхемы LM2907 / LM2917 включают: круиз-контроль, управление замком автомобильных дверей, управление сцеплением, управление звуковым сигналом.

Абсолютные максимальные значения

(имеется в виду рейтинги, которые не должны превышать IC)

1. Напряжение питания = 28В
2. Ток питания = 25 мА
3. Напряжение коллектора внутреннего транзистора = 28В
4. Входное напряжение дифференциального тахомера = 28 В
5. Диапазон входного напряжения = +/- 28 В
6. Рассеиваемая мощность = от 1200 до 1500 мВт

Другие электрические параметры

Коэффициент усиления по напряжению = 200 В / мВ

Выходной ток потребления = от 40 до 50 мА

Яркие особенности и преимущества этой ИС

1. Выход не реагирует на нулевые частоты и также выдает нулевое напряжение на выходе.
2. Выходное напряжение можно просто рассчитать по формуле: VOUT = fIN × VCC × Rx × Cx
3. Простая RC-сеть решает функцию удвоения частоты IC.
4. Встроенный стабилитрон обеспечивает регулируемое и стабилизированное преобразование частоты в напряжение или ток (только в LM2917).

Типовая схема подключения микросхемы LM2907 / LM2917 показана ниже:

Для получения дополнительной информации вы можете обратиться к этому статья