วงจรแปลงแรงดันเป็นความถี่จะแปลงแรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่แตกต่างกันตามสัดส่วนกับความถี่เอาต์พุตที่แตกต่างกันตามสัดส่วน

การออกแบบครั้งแรกใช้ IC VFC32 ซึ่งเป็นอุปกรณ์แปลงแรงดันไฟฟ้าเป็นความถี่ขั้นสูงจาก BURR-BROWN ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อสร้างการตอบสนองความถี่ที่เป็นสัดส่วนมากกับแรงดันไฟฟ้าอินพุตสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดให้กับแอปพลิเคชันวงจรแปลงความถี่

วิธีการทำงานของอุปกรณ์

หากแรงดันไฟฟ้าขาเข้าแตกต่างกันความถี่เอาต์พุตจะเป็นไปตามนี้และแปรผันตามสัดส่วนโดยมีความแม่นยำสูง

เอาต์พุตของ IC อยู่ในรูปแบบของทรานซิสเตอร์แบบ open collector ซึ่งเพียงแค่ต้องการตัวต้านทานแบบดึงขึ้นภายนอกที่เชื่อมต่อกับแหล่ง 5V เพื่อให้เอาต์พุตเข้ากันได้กับอุปกรณ์ CMOS, TTL และ MCU มาตรฐานทั้งหมด

ผลลัพธ์จาก IC นี้คาดว่าจะมีภูมิคุ้มกันสูงและมีความเป็นเส้นตรงที่ยอดเยี่ยม

การแปลงเอาต์พุตเต็มช่วงสเกลถูกกำหนดโดยการรวมตัวต้านทานภายนอกและตัวเก็บประจุซึ่งอาจมีขนาดเพื่อให้ได้รับการตอบสนองที่หลากหลายพอสมควร

คุณสมบัติหลักของ VFC32

อุปกรณ์ VFC32 ยังมีคุณสมบัติในการทำงานในลักษณะตรงกันข้ามนั่นคืออาจได้รับการกำหนดค่าให้ทำงานเหมือนตัวแปลงความถี่เป็นแรงดันไฟฟ้าด้วยความแม่นยำและประสิทธิภาพที่ใกล้เคียงกัน เราจะพูดถึงเรื่องนี้ในบทความถัดไปโดยละเอียด

IC อาจมีการจัดหาในแพ็คเกจที่แตกต่างกันตามที่คุณต้องการ

รูปแรกด้านล่างแสดงถึงการกำหนดค่าวงจรแปลงแรงดันไฟฟ้าเป็นความถี่มาตรฐานที่ R1 ใช้สำหรับตั้งค่าช่วงการตรวจจับแรงดันไฟฟ้าขาเข้า

การเปิดใช้งานการตรวจจับแบบเต็มสเกล

อาจเลือกตัวต้านทาน 40k เพื่อรับการตรวจจับอินพุตเต็มสเกล 0 ถึง 10V ช่วงอื่น ๆ สามารถทำได้โดยเพียงแค่แก้สูตรต่อไปนี้:

R1 = Vfs / 0.25mA

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง R1 ต้องเป็นประเภท MFR เพื่อให้แน่ใจว่ามีเสถียรภาพที่ดีขึ้น การปรับค่าของ R1 อาจทำให้ช่วงแรงดันไฟฟ้าขาเข้าลดลง

เพื่อให้ได้เอาท์พุต FSD ช่วง C1 ที่ปรับได้จะถูกนำมาใช้ซึ่งค่าอาจถูกเลือกอย่างเหมาะสมสำหรับการกำหนดช่วงการแปลงความถี่เอาต์พุตที่ต้องการในรูปที่เลือกให้สเกล 0 ถึง 10 kHz สำหรับช่วงอินพุต 0 ถึง 10V

อย่างไรก็ตามต้องสังเกตว่าคุณภาพของ C1 อาจส่งผลโดยตรงหรือมีผลต่อความเป็นเชิงเส้นหรือความแม่นยำของเอาต์พุตดังนั้นจึงแนะนำให้ใช้ตัวเก็บประจุคุณภาพสูง แทนทาลัมอาจกลายเป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับฟิลด์แอปพลิเคชันประเภทนี้

สำหรับช่วงที่สูงขึ้นในลำดับ 200kHz ขึ้นไปตัวเก็บประจุที่ใหญ่กว่าอาจเลือกใช้ C1 ในขณะที่ R1 อาจได้รับการแก้ไขที่ 20k

ตัวเก็บประจุ C2 ที่เกี่ยวข้องไม่จำเป็นต้องสร้างผลกระทบต่อการทำงานของ C1 อย่างไรก็ตามค่าของ C2 ต้องไม่เกินขีด จำกัด ที่กำหนด ค่าสำหรับ C2 ดังแสดงในรูปด้านล่างไม่ควรลดลงแม้ว่าการเพิ่มค่าให้สูงกว่านี้อาจไม่เป็นไร

เอาท์พุทความถี่

pinout ความถี่ของ IC ได้รับการกำหนดค่าภายในเป็นทรานซิสเตอร์แบบ open collector ซึ่งหมายความว่าขั้นตอนเอาต์พุตที่เชื่อมต่อกับพินนี้จะได้รับการตอบสนองต่อแรงดัน / กระแส (ลอจิกต่ำ) ที่จมลงสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่เสนอเป็นการแปลงความถี่

เพื่อให้ได้การตอบสนองลอจิกแบบสลับแทนที่จะเป็นเพียงการตอบสนองแบบ 'กระแสจม' (ลอจิกต่ำ) จากพินนี้เราจำเป็นต้องเชื่อมต่อตัวต้านทานแบบดึงขึ้นภายนอกด้วยแหล่งจ่ายไฟ 5V ตามที่ระบุในแผนภาพที่สองด้านบน

สิ่งนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการตอบสนองแบบลอจิกสูง / ต่ำที่แตกต่างกันไปที่พินนี้สำหรับขั้นตอนวงจรภายนอกที่เชื่อมต่อ

แอปพลิเคชันที่เป็นไปได้

วงจรแปลงแรงดันเป็นความถี่ที่อธิบายอาจใช้สำหรับแอพพลิเคชั่นเฉพาะของผู้ใช้จำนวนมากและสามารถปรับแต่งตามความต้องการที่เกี่ยวข้องได้ หนึ่งในแอปพลิเคชันดังกล่าวอาจใช้สำหรับการสร้างมิเตอร์ไฟฟ้าแบบดิจิทัลสำหรับบันทึกปริมาณการใช้ไฟฟ้าสำหรับโหลดที่กำหนด

แนวคิดคือการเชื่อมต่อตัวต้านทานการตรวจจับกระแสในอนุกรมกับโหลดที่เป็นปัญหาจากนั้นรวมการสร้างกระแสที่กำลังพัฒนาผ่านตัวต้านทานนี้ด้วยแรงดันไฟฟ้าที่อธิบายไว้ข้างต้นกับวงจรแปลงความถี่

เนื่องจากกระแสที่สร้างขึ้นทั่วตัวต้านทานการตรวจจับจะเป็นสัดส่วนกับปริมาณการใช้โหลดข้อมูลนี้จะถูกแปลงเป็นความถี่อย่างถูกต้องและเป็นสัดส่วนตามวงจรที่อธิบาย

การแปลงความถี่สามารถรวมเข้ากับวงจรตัวนับความถี่ IC 4033 เพิ่มเติมเพื่อรับการอ่านค่าการวัดปริมาณการใช้โหลดแบบดิจิตอลและสามารถจัดเก็บไว้สำหรับการประเมินในอนาคต

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

2) การใช้ IC 4151

วงจรแปลงความถี่เป็นแรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพสูงถัดไปถูกสร้างขึ้นจากส่วนประกอบบางส่วนและวงจรสวิตชิ่งที่ใช้ IC ด้วยค่าชิ้นส่วนที่ระบุไว้ในแผนผังอัตราส่วนของการแปลงจะทำได้โดยมีการตอบสนองเชิงเส้นประมาณ 1%. เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าขาเข้าตั้งแต่ 0 V-10 V จะถูกแปลงเป็นขนาดสัดส่วน 0 ถึง 10 kHz แรงดันเอาต์พุตคลื่นสี่เหลี่ยม

ผ่านโพเทนชิออมิเตอร์ P1 วงจรสามารถปรับแต่งเพื่อให้แน่ใจว่าแรงดันไฟฟ้าอินพุต 0 V สร้างความถี่เอาต์พุตที่ 0 Hz ส่วนประกอบที่รับผิดชอบในการแก้ไขช่วงความถี่คือตัวต้านทาน R2, R3, R5, P1 พร้อมกับตัวเก็บประจุ C2

เมื่อใช้สูตรที่แสดงด้านล่างอัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าต่อการแปลงความถี่อาจถูกเปลี่ยนเพื่อให้วงจรทำงานได้ดีมากสำหรับการใช้งานที่ไม่ซ้ำกัน

ในขณะที่กำหนดผลคูณของ T = 1.1.R3.C2 คุณต้องแน่ใจว่าค่านี้ต่ำกว่าครึ่งหนึ่งของระยะเวลาการส่งออกขั้นต่ำเสมอหมายความว่าพัลส์เอาต์พุตที่เป็นบวกควรมีค่าต่ำสุดอย่างสม่ำเสมอตราบเท่าที่พัลส์ลบ

f0 / ชนะ = [0.486. (R5 + P1) / R2 R3. C2] [kHz / V]

T = 1.1 R3. C2