使用AD654电压频率转换器

电压-频率转换器(VFC)是一种输出方波的振荡器，其频率与其输入电压成线性比例。输出方波可以直接馈送到微控制器的数字引脚，以精确测量直流输入电压，这意味着可以使用8051或任何其他没有内置ADC的微控制器测量输入电压。

VFC经常被误认为是电压控制振荡器(VCO)，但VFC具有许多VCO所不具备的优点和增强的性能规格，如动态范围，低线性误差，温度和电源电压稳定性等等。VFC的反之也可能意味着频率到电压的转换，我们已经在上一个教程中演示过了。

这里使用集成电路AD654来演示操作，这是一个单片电压到变频器。示波器也用于显示输出方波。

IC AD654

AD654是一款电压到频率转换器IC，采用8引脚DIP封装。它由一个输入放大器，一个非常精确的内置振荡器和一个高电流开路集电极输出驱动器组成，它允许IC驱动多达12个TTL负载，光耦合器，长电缆或类似负载，并且可以在(5-30)伏之间工作。另一件要提到的事情是，与其他IC不同，AD654 IC输出方波，因此微控制器很容易测量读数。下面列出了该芯片的一些最有趣的功能。

特点:

•宽输入电压±30v

•满量程频率可达500khz

•高输入阻抗125MΩ;

•低漂移(4µV/°C)

•2.0 mA静态电流

•低偏置1mv

•对外部组件的最低要求

组件的要求

原理图

该电压-频率转换器电路的原理图取自数据表，并添加了一些外部元件来修改该演示电路

该电路是在无焊面包板上构建的，其组件如图所示，为了演示目的，在放大器的输入部分添加一个电位器来改变输入电压，这样，我们可以观察输出的变化。

注意!所有元件尽可能紧密地放置，以减少寄生电容、电感和电阻。

设备如何工作?

内部运算放大器用作输入，当向变频器的电流提供1mA的驱动电流时，它将输入电压转换为NPN跟随器的驱动电流。它为外部定时电容充电，该方案允许振荡器在100 nA至2mA的总电压范围内提供非线性。这个输出也到一个输出驱动器，它只是一个带有开路集电极的NPN功率晶体管，我们可以从中得到输出

计算

要从理论上计算电路的输出频率，可以使用以下公式

在那里,

•4out为输出频率

•Vin是电路的输入电压，

•Rt是RC振荡器的电阻

•Ct是Rc振荡器的电容

例如,

•电压为0.1V或100mV

•Rt等于10000K或10K

•可以是0.001uF或1000pF

因此，如果0.1V应用到电路的输入，我们将得到1kHz的输出

电压-变频器测试

要测试电路，需要使用以下工具

1.12V开关电源(SMPS)

2.Meco 108B+万用表

3.汉科600BE USB PC示波器

为了构建电路，使用了1%的金属膜电阻，并且不考虑电容器的公差。测试时室温为22摄氏度

测试设置

如您所见，直流输入电压为11.73 V

电路输入端电压为104.8 mV

在这里你可以看到我的DSO的输出是1.045 kHz。

下面给出了工作电路的详细视频，其中给出了多个输入，频率随输入电压的比例而变化。

进一步增强

通过在PCB上制作电路，可以提高稳定性，也可以使用0.5%公差的电阻和电容器来提高精度。该电路中最重要的部分是RC振荡器部分，因此RC振荡器必须尽可能靠近输入引脚，否则，PCB走线或元件的启动电容和电阻可能会降低电路的精度。

应用程序

这是一个非常有用的IC，可用于许多应用，其中一些列在下面

•AD654 VFC作为ADC

•频率倍压器

•带热电偶的温度传感器

•应变仪

•函数发生器

•自偏置精密时钟

本文编译自circuitdigest