- IC AD654
- Komponenter krävs
- Schematisk bild
- Hur enheten fungerar?
- Beräkningar
- Testning av spänning till frekvensomvandlare
- Ytterligare förbättring
- Applikationer
En spännings-till-frekvensomvandlare (VFC) är en oscillator som matar ut en fyrkantvåg vars frekvens är linjärt proportionell mot dess ingångsspänning. Den fyrkantiga utgångsvågen kan matas direkt till en digital stift i en mikrokontroller för att noggrant mäta DC-ingångsspänningen, vilket innebär att ingångsspänningen kan mätas med 8051 eller någon annan mikrokontroller som inte har någon inbyggd ADC.
VFC misstas ofta med spänningsstyrd oscillator (VCO), men VFC har många fördelar och förbättrade prestandaspecifikationer som en (VCO) inte har, som dynamiskt omfång, låg linjäritetsfel, stabilitet med temperatur och matningsspänning och många fler. Omvända av VFC är också möjligt betyder frekvens till spänningsomvandling, vilket vi redan visade i föregående handledning.
Här används IC AD654 i denna krets för att demonstrera operationen, som är en monolitisk spänning till en frekvensomvandlare. Ett oscilloskop används också för att visa den fyrkantiga utsignalen.
IC AD654
AD654 är en spännings- till frekvensomvandlare IC och kommer i ett 8-stifts DIP-paket. Den är gjord av en ingångsförstärkare, en mycket exakt inbyggd oscillator och en öppen kollektorutgångsdrivare med hög ström som gör att IC kan driva upp till 12 TTL-belastningar, optokopplare, långa kablar eller liknande belastningar och kan manövreras i mellan (5-30) volt. En annan sak att nämna är att AD654 IC, till skillnad från andra IC, matar ut en fyrkantig våg, så det är enkelt för en mikrokontroller att mäta avläsningarna. Några av de mest intressanta funktionerna i detta chip listade nedan.
Funktioner:
- Bred ingångsspänning ± 30 V.
- Fullskalig frekvens upp till 500 kHz
- Hög ingångsimpedans på 125MΩ,
- Låg drift (4 µV / ° C)
- 2,0 mA viloström
- Låg förskjutning 1 mV
- Ett minimikrav för externa komponenter
Komponenter krävs
| Sl. Nr | Delar | Typ | Kvantitet |
| 1 | AD654 | IC | 1 |
| 2 | LM7805 | Spänningsregulator IC | 1 |
| 3 | 1000pF | Kondensator | 1 |
| 4 | 0,1 uF | Kondensator | 1 |
| 5 | 470uF, 25V | Kondensator | 1 |
| 6 | 10K, 1% | Motstånd | 4 |
| 7 | Potentiometer, 10K | Variabel motstånd | 1 |
| 8 | Nätaggregat | 12V, DC | 1 |
| 9 | Enstaka tråd | Generisk | 6 |
| 10 | Bakbord | Generisk | 1 |
Schematisk bild
Schemat för denna spänning till frekvensomvandlarkrets är hämtad från databladet och några externa komponenter lades till för att modifiera kretsen för denna demonstration
Denna krets är konstruerad på en lödfri brädbräda med komponenterna som visas i schemat, för demonstrationsändamål läggs en potentiometer till i ingångssektionen på förstärkaren för att variera ingångsspänningen och därmed kan vi observera förändringen i utgången.
Notera! Alla komponenter är placerade så nära som möjligt för att reducera parasitisk kapacitansinduktans och motstånd.
Hur enheten fungerar?
Den interna operationsförstärkaren används som ingång, och den är där för att konvertera ingångsspänningen till drivström för NPN-följare när en 1mA-drivström förs till strömmen till en frekvensomvandlare. Den laddar den externa tidkondensatorn och detta schema gör att oscillatorn kan ge olinjäritet över det totala spänningsområdet 100 nA till 2 mA. Denna utgång går också till en utgångsdrivrutin som bara är en NPN-effekttransistor med en öppen kollektor från vilken vi kan få utgången
Beräkningar
För att teoretiskt beräkna kretsens utgångsfrekvens kan följande formel användas
Fout = Vin / 10 * Rt * Ct
Var,
- Fout är utgångsfrekvensen
- Vin är kretsens ingångsspänning,
- Rt är motståndet för RC-oscillatorn
- Ct är kondensatorn för Rc-oscillatorn
Till exempel,
- Vin är 0,1V eller 100mV
- Rt är 10000K eller 10K
- Ct vara 0,001uF eller 1000pF
Fout = 0,1 / (10 * 10 * 0,001) Fout = 1 KHz
Så om 0,1V appliceras på kretsingången får vi 1kHz i utgången
Testning av spänning till frekvensomvandlare
För att testa kretsen används följande verktyg
- 12 V strömbrytare för strömbrytare (SMPS)
- Meco 108B + multimeter
- Hantech 600BE USB PC Oscilloskop
För att konstruera kretsen används 1% metallfilmresistorer och kondensatorernas tolerans beaktas inte. Rumstemperaturen var 22 grader Celsius under testningen
Testuppsättning
Som du kan se är likspänningen 11,73 V.
Och spänningen vid ingångsstiftet på IC är 104,8 mV
Här kan du se att utdata på min DSO är 1.045 kHz.
En detaljerad video av arbetskretsen ges nedan där flera ingångar gavs och frekvensen ändrades i förhållandet mellan ingångsspänningen.
Ytterligare förbättring
Genom att göra kretsen på ett kretskort kan stabiliteten förbättras, även motstånd och kondensatorer med 0,5% toleranser kan användas för att förbättra noggrannheten. Den viktigaste delen av denna krets är RC-oscillatorsektionen, så RC-oscillatorn måste placeras så nära ingångsstiftet som möjligt, annars kan startkapacitans och motstånd hos kretskortspåren eller komponenten minska kretsens noggrannhet.
Applikationer
Detta är en mycket användbar IC och kan användas för många applikationer, några av dem listade nedan
- AD654 VFC som ADC
- Frekvensdubblare
- Temperaturgivare med termoelement
- Silmätare
- Funktionsgenerator
- Självfördelande precisionsklocka
Jag hoppas att du gillade den här artikeln och lärde dig något nytt av den. Om du är osäker kan du fråga i kommentarerna nedan eller använda våra forum för detaljerad diskussion.