Μετατροπέας τάσης σε συχνότητα χρησιμοποιώντας ad654

Ένας μετατροπέας τάσης σε συχνότητα (VFC) είναι ένας ταλαντωτής που εξάγει ένα τετράγωνο κύμα, του οποίου η συχνότητα είναι γραμμικά ανάλογη με την τάση εισόδου του. Το τετράγωνο κύμα εξόδου μπορεί να τροφοδοτηθεί απευθείας σε έναν ψηφιακό πείρο ενός μικροελεγκτή για να μετρηθεί με ακρίβεια η τάση εισόδου DC, πράγμα που σημαίνει ότι η τάση εισόδου μπορεί να μετρηθεί χρησιμοποιώντας 8051 ή οποιονδήποτε άλλο μικροελεγκτή που δεν διαθέτει ενσωματωμένο ADC.

Το VFC συχνά γίνεται λάθος με τον ταλαντωτή ελεγχόμενο από τάση (VCO), αλλά τα VFC έχουν πολλά πλεονεκτήματα και βελτιωμένες προδιαγραφές απόδοσης που δεν έχει (VCO), όπως δυναμικό εύρος, σφάλμα χαμηλής γραμμικότητας, σταθερότητα με τη θερμοκρασία και την τάση τροφοδοσίας και πολλά άλλα. Το αντίστροφο του VFC είναι επίσης δυνατό σημαίνει μετατροπή συχνότητας σε τάση, την οποία έχουμε ήδη δείξει στο προηγούμενο σεμινάριο.

Εδώ το IC AD654 χρησιμοποιείται σε αυτό το κύκλωμα για να δείξει τη λειτουργία, η οποία είναι μια μονολιθική τάση σε μετατροπέα συχνότητας. Ένα παλμογράφο χρησιμοποιείται επίσης για να δείξει το τετράγωνο κύμα εξόδου

IC AD654

Το AD654 είναι ένα IC μετατροπέα τάσης σε συχνότητα και διατίθεται σε ένα πακέτο DIP 8 ακίδων. Είναι κατασκευασμένο από έναν ενισχυτή εισόδου, έναν πολύ ακριβή ενσωματωμένο ταλαντωτή και ένα πρόγραμμα οδήγησης εξόδου ανοιχτού συλλέκτη υψηλής τάσης που επιτρέπει στο IC να οδηγεί έως και 12 φορτία TTL, οπτοσυζεύκτες, μακριά καλώδια ή παρόμοια φορτία και μπορεί να λειτουργήσει σε μεταξύ (5-30) Volts. Ένα άλλο πράγμα που πρέπει να αναφέρουμε είναι ότι, σε αντίθεση με άλλα IC, το AD654 IC εξάγει ένα τετραγωνικό κύμα, οπότε είναι εύκολο για έναν μικροελεγκτή να μετρήσει τις μετρήσεις. Μερικά από τα πιο ενδιαφέροντα χαρακτηριστικά αυτού του chip αναφέρονται παρακάτω.

Χαρακτηριστικά:

• Ευρεία τάση εισόδου ± 30 V
• Συχνότητα πλήρους κλίμακας έως 500 kHz
• Αντίσταση υψηλής εισόδου 125MΩ,
• Χαμηλή μετατόπιση (4 μV / ° C)
• Ήρεμο ρεύμα 2,0 mA
• Χαμηλή μετατόπιση 1 mV
• Ελάχιστη απαίτηση για εξωτερικά εξαρτήματα

Απαιτούμενα στοιχεία

Sl. Όχι	Ανταλλακτικά	Τύπος	Ποσότητα
1	AD654	IC	1
2	LM7805	IC ρυθμιστή τάσης	1
3	1000pF	Πυκνωτής	1
4	0.1uF	Πυκνωτής	1
5	470uF, 25V	Πυκνωτής	1
6	10Κ, 1%	Αντίσταση	4
7	Ποτενσιόμετρο, 10Κ	Μεταβλητή αντίσταση	1
8	Τροφοδοτικό	12V, συνεχές ρεύμα	1
9	Μονό σύρμα μετρητή	Γενικός	6
10	Ψωμί	Γενικός	1

Σχηματικό διάγραμμα

Το σχήμα για αυτό το κύκλωμα μετατροπέα τάσης σε συχνότητα έχει ληφθεί από το φύλλο δεδομένων και ορισμένα εξωτερικά στοιχεία προστέθηκαν για την τροποποίηση του κυκλώματος για αυτήν την επίδειξη

Αυτό το κύκλωμα είναι κατασκευασμένο πάνω σε ένα συγκολλητικό ψωμί με τα εξαρτήματα που φαίνονται στο σχηματικό, για σκοπούς επίδειξης ένα ποτενσιόμετρο προστίθεται στο τμήμα εισόδου του ενισχυτή για να μεταβληθεί η τάση εισόδου και με αυτό, μπορούμε να παρατηρήσουμε την αλλαγή στην έξοδο.

Σημείωση! Όλα τα εξαρτήματα τοποθετούνται όσο το δυνατόν πιο κοντά για να μειώσουν την επαγωγή και την αντίσταση της παρασιτικής χωρητικότητας.

Πώς λειτουργεί η συσκευή;

Ο εσωτερικός λειτουργικός ενισχυτής χρησιμοποιείται ως είσοδος και είναι εκεί για να μετατρέψει την τάση εισόδου σε ρεύμα κίνησης για τον ακόλουθο NPN όταν παρέχεται ρεύμα κίνησης 1mA στο ρεύμα σε μετατροπέα συχνότητας. Φορτίζει τον εξωτερικό πυκνωτή χρονισμού και αυτό το σχήμα επιτρέπει στον ταλαντωτή να παρέχει μη γραμμικότητα στο συνολικό εύρος τάσης από 100 nA έως 2mA. Αυτή η έξοδος πηγαίνει επίσης σε ένα πρόγραμμα οδήγησης εξόδου που είναι απλώς ένα τρανζίστορ ισχύος NPN με έναν ανοιχτό συλλέκτη από τον οποίο μπορούμε να πάρουμε την έξοδο

Υπολογισμοί

Για τον υπολογισμό της συχνότητας εξόδου του κυκλώματος θεωρητικά, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ο ακόλουθος τύπος

Fout = Vin / 10 * Rt * Ct

Οπου,

• Το Fout είναι η συχνότητα εξόδου
• Vin είναι η τάση εισόδου του κυκλώματος,
• Το Rt είναι η αντίσταση για τον ταλαντωτή RC
• Ct είναι ο πυκνωτής για τον ταλαντωτή Rc

Για παράδειγμα,

• Το Vin είναι 0,1V ή 100mV
• Το Rt είναι 10000K ή 10K
• Ct να είναι 0,001uF ή 1000pF

Fout = 0,1 / (10 * 10 * 0,001) Fout = 1 KHz

Έτσι, εάν εφαρμοστεί 0.1V στην είσοδο του κυκλώματος, θα έχουμε 1kHz στην έξοδο

Δοκιμή τάσης σε μετατροπέα συχνότητας

Για να ελέγξετε το κύκλωμα, χρησιμοποιούνται τα ακόλουθα εργαλεία

1. Τροφοδοτικό λειτουργίας διακόπτη 12V (SMPS)
2. Meco 108B + Πολύμετρο
3. Hantech 600BE USB PC Oscilloscope

Για την κατασκευή του κυκλώματος, χρησιμοποιούνται αντιστάσεις 1% μεταλλικής μεμβράνης και δεν λαμβάνεται υπόψη η ανοχή των πυκνωτών. Η θερμοκρασία δωματίου ήταν 22 βαθμός Κελσίου κατά τη διάρκεια της δοκιμής

Ρύθμιση δοκιμής

Όπως μπορείτε να δείτε, η τάση εισόδου DC είναι 11,73 V

Και η τάση στον ακροδέκτη εισόδου του IC είναι 104,8 mV

Εδώ μπορείτε να δείτε ότι η έξοδος στο DSO μου είναι 1,045 kHz.

Ένα λεπτομερές βίντεο του κυκλώματος εργασίας δίνεται παρακάτω όπου δόθηκαν πολλαπλές είσοδοι και η συχνότητα άλλαξε στην αναλογία της τάσης εισόδου.

Περαιτέρω βελτίωση

Κάνοντας το κύκλωμα σε PCB, η σταθερότητα μπορεί να βελτιωθεί, επίσης αντιστάσεις και πυκνωτές με 0,5% ανοχές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτίωση της ακρίβειας. Το πιο σημαντικό μέρος αυτού του κυκλώματος είναι το τμήμα ταλαντωτή RC, οπότε ο ταλαντωτής RC πρέπει να τοποθετηθεί όσο το δυνατόν πιο κοντά στους πείρους εισόδου διαφορετικά, η χωρητικότητα έναρξης και η αντίσταση των ιχνών PCB ή το εξάρτημα μπορεί να μειώσει την ακρίβεια του κυκλώματος.

Εφαρμογές

Αυτό είναι ένα πολύ χρήσιμο IC και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για πολλές εφαρμογές, μερικές από αυτές αναφέρονται παρακάτω

• AD654 VFC ως ADC
• Διπλασιαστής συχνότητας
• Αισθητήρας θερμοκρασίας με θερμοστοιχείο
• Μετρητής καταπόνησης
• Γεννήτρια λειτουργιών
• Ρολόι ακριβείας

Ελπίζω να σας άρεσε αυτό το άρθρο και να μάθετε κάτι νέο από αυτό. Εάν έχετε οποιαδήποτε αμφιβολία μπορείτε να ρωτήσετε στα παρακάτω σχόλια ή να χρησιμοποιήσετε τα φόρουμ μας για λεπτομερή συζήτηση.