使用AD654的電壓到頻率轉(zhuǎn)換器的方法

　　電壓頻率轉(zhuǎn)換器 （VFC） 是一種輸出方波的振蕩器，其頻率與其輸入電壓成線性比例。輸出方波可以直接饋送到微控制器的數(shù)字引腳，以精確測量直流輸入電壓，這意味著輸入電壓可以使用8051或任何其他沒有內(nèi)置 ADC 的微控制器來測量。

　　VFC 經(jīng)常被誤認為是壓控振蕩器 （VCO），但 VFC 具有 （VCO） 所沒有的許多優(yōu)點和增強的性能規(guī)格，例如動態(tài)范圍、低線性誤差、溫度和電源電壓穩(wěn)定性等等。

　　這里 IC AD654 用于該電路中以演示操作，這是一個單片電壓到頻率轉(zhuǎn)換器。示波器也用于顯示輸出方波。

　　集成電路 AD654

　　AD654 是一款電壓頻率轉(zhuǎn)換器IC，采用 8 引腳 DIP 封裝。它由一個輸入放大器、一個非常精確的內(nèi)置振蕩器和一個大電流集電極開路輸出驅(qū)動器組成，它允許該 IC 驅(qū)動多達 12 個 TTL 負載、光耦合器、長電纜或類似負載，并且可以在（5-30） 伏特之間。另一件要提的是，與其他 IC 不同，AD654 IC 輸出方波，因此微控制器很容易測量讀數(shù)。下面列出了該芯片的一些最有趣的功能。

　　特征：

　　寬輸入電壓 ± 30 V

　　滿量程頻率高達 500 kHz

　　125MΩ的高輸入阻抗，

　　低漂移 （4 μV/°C）

　　2.0毫安靜態(tài)電流

　　低偏移 1 mV

　　對外部組件的最低要求

　　所需組件

　　原理圖，示意圖

　　此電壓到頻率轉(zhuǎn)換器電路的原理圖取自數(shù)據(jù)表，并添加了一些外部組件來修改此演示的電路

　　該電路構(gòu)建在無焊面包板上，其組件如圖所示，出于演示目的，在放大器的輸入部分添加了一個電位器以改變輸入電壓，由此我們可以觀察輸出的變化。

　　筆記！所有元件都盡可能靠近放置，以減少寄生電容的電感和電阻。

　　設(shè)備功能如何？

　　內(nèi)部運算放大器用作輸入，當向變頻器提供1mA驅(qū)動電流時，它將輸入電壓轉(zhuǎn)換為NPN跟隨器的驅(qū)動電流。它為外部定時電容器充電，該方案允許振蕩器在 100 nA 至 2mA 的總電壓范圍內(nèi)提供非線性。這個輸出也進入一個輸出驅(qū)動器，它只是一個帶有開路集電極的 NPN 功率晶體管，我們可以從中獲得輸出

　　計算

　　理論上計算電路的輸出頻率，可用下式

　　Fout = Vin / 10*Rt*Ct

　　在哪里，

　　Fout是輸出頻率

　　Vin是電路的輸入電壓，

　　Rt是 RC 振蕩器的電阻

　　Ct是 Rc 振蕩器的電容

　　例如，

　　Vin為0.1V或100mV

　　Rt為10000K或10K

　　Ct為0.001uF或1000pF

　　輸出= 0.1 / （10 * 10 * 0.001）

　　輸出= 1 KHz

　　因此，如果將0.1V施加到電路的輸入端，我們將在輸出端獲得1kHz

　　電壓到頻率轉(zhuǎn)換器測試

　　為了測試電路，使用以下工具

　　12V 開關(guān)電源 （SMPS）

　　Meco 108B+ 萬用表

　　Hantech 600BE USB PC 示波器

　　為了構(gòu)建電路，使用了 1% 的金屬膜電阻器，并且沒有考慮電容器的容差。測試時室溫為22攝氏度

　　測試設(shè)置

　　如您所見，直流輸入電壓為 11.73 V

　　IC輸入端的電壓為104.8 mV

　　在這里你可以看到我的 DSO 上的輸出是 1.045 kHz。其中給出了多個輸入，并且頻率隨著輸入電壓的比率而變化。

　　進一步增強

　　通過在 PCB 上制作電路可以提高穩(wěn)定性，也可以使用容差為 0.5% 的電阻器和電容器來提高精度。該電路最重要的部分是 RC 振蕩器部分，因此 RC 振蕩器必須盡可能靠近輸入引腳放置，否則 PCB 走線或組件的啟動電容和電阻可能會降低電路的精度。

　　應(yīng)用

　　這是一個非常有用的 IC，可用于許多應(yīng)用，其中一些在下面列出

　　AD654 VFC 作為 ADC

　　倍頻器

　　帶熱電偶的溫度傳感器

　　應(yīng)變計

　　函數(shù)發(fā)生器

　　自偏置精密時鐘