Objašnjena 2 jednostavna kruga pretvarača napona u frekvenciju

Objašnjena 2 jednostavna kruga pretvarača napona u frekvenciju

Krug pretvarača napona u frekvenciju pretvara proporcionalno varirajući ulazni napon u proporcionalno promjenljivu izlaznu frekvenciju.



Prvi dizajn koristi IC VFC32, koji je napredni uređaj za pretvorbu napona u frekvenciju tvrtke BURR-BROWN, posebno dizajniran za proizvodnju izuzetno proporcionalnog frekvencijskog odziva na napojni ulazni napon za danu primjenu kruga pretvarača napona u frekvenciju.

Kako uređaj funkcionira

Ako ulazni napon varira, izlazna frekvencija to slijedi i proporcionalno varira s velikim stupnjem točnosti.





Izlaz IC ima oblik otvorenog kolektorskog tranzistora, kojem je jednostavno potreban vanjski otpornik na izvlačenje povezan s izvorom od 5 V kako bi izlaz bio kompatibilan sa svim standardnim CMOS, TTL i MCU uređajima.

Moglo bi se očekivati ​​da će izlaz ovog IC-a biti vrlo imun na buku i vrhunske linearnosti.



Puno područje opsega izlazne pretvorbe određuje se uključivanjem vanjskog otpornika i kondenzatora, koji se mogu dimenzionirati kako bi se dobio razumno širok raspon odziva.

Glavne značajke VFC32

Uređaj VFC32 također je opremljen značajkom rada na suprotan način, odnosno može biti konfiguriran za rad poput pretvarača frekvencije u napon, sa sličnom točnošću i učinkovitošću. O tome ćemo detaljno razgovarati u sljedećem članku.

IC se mogu nabavljati u različitim paketima, što može odgovarati potrebama vaše aplikacije.

Prva slika u nastavku prikazuje standardnu ​​konfiguraciju kruga pretvarača napona u frekvenciju gdje se R1 koristi za podešavanje dometa detekcije ulaznog napona.

Omogućavanje potpune detekcije skale

Može se odabrati otpornik od 40 k za dobivanje 0 do 10 V cjelovite detekcije ulaza, drugi rasponi mogu se postići jednostavnim rješavanjem sljedeće formule:

R1 = Vfs / 0,25mA

Po mogućnosti R1 mora biti MFR tipa kako bi se osigurala poboljšana stabilnost. Podešavanjem vrijednosti R1 može se smanjiti raspon raspoloživog ulaznog napona.

Za postizanje podesivog izlaznog raspona FSD uveden je C1 čija se vrijednost može prikladno odabrati za dodjeljivanje bilo kojeg željenog raspona pretvorbe izlazne frekvencije, ovdje na slici odabrano je da daje skalu od 0 do 10 kHz za ulazno područje od 0 do 10V.

Međutim, mora se napomenuti da kvaliteta C1 može izravno utjecati ili utjecati na linearnost ili točnost izlaza, stoga se preporučuje uporaba visokokvalitetnog kondenzatora. Tantal možda postaje dobar kandidat za ovu vrstu područja primjene.

Za veće domete reda veličine 200 kHz i više, veći kondenzator može se odlučiti za C1, dok R1 može biti fiksiran na 20 k.

Povezani kondenzator C2 ne mora nužno utjecati na funkcioniranje C1, međutim vrijednost C2 ne smije prijeći zadanu granicu. Vrijednost za C2, kao što je prikazano na donjoj slici, ne smije se spuštati, iako bi povećanje vrijednosti iznad toga moglo biti u redu

Izlaz frekvencije

Frekvencijski pinout IC-a interno je konfiguriran kao tranzistor s otvorenim kolektorom, što znači da će izlazni stupanj povezan s ovim pin-om doživjeti samo odziv napona / struje (u slučaju niskog logičkog napona) za predloženu pretvorbu napona u frekvenciju.

Da bismo dobili izmjenični logički odgovor umjesto samo odgovora 'tonuće struje' (logička niska) s ovog izvoda, moramo spojiti vanjski otpor za povlačenje s napajanjem od 5 V kako je naznačeno na drugom gornjem dijagramu.

To osigurava naizmjenično varijabilni visoko / niski odziv na ovom pinoutu za priključeni stupanj vanjskog kruga.

Moguće primjene

Objašnjeni krug pretvarača napona u frekvenciju može se koristiti za mnoge korisničke aplikacije i može se prilagoditi bilo kojem relevantnom zahtjevu. Jedna od takvih aplikacija mogla bi biti izrada digitalnog mjerača snage za bilježenje potrošnje električne energije za određeno opterećenje.

Ideja je povezati otpornik osjetnika struje u seriju s dotičnim opterećenjem, a zatim integrirati nakupljanje struje na ovom otporniku s gore objašnjenim krugom pretvarača napona.

Budući da bi nakupljena struja na osjetnom otporu bila proporcionalna potrošnji opterećenja, objašnjeni sklop bi te podatke točno i proporcionalno pretvorio u frekvenciju.

Pretvorba frekvencije mogla bi se dalje integrirati s krugom brojača frekvencija IC 4033 za dobivanje digitalno kalibriranog očitanja potrošnje opterećenja, a to bi se moglo pohraniti za buduću procjenu.

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

2) Upotrebom IC 4151

Sljedeći krug pretvarača frekvencije u napon visokih performansi izgrađen je oko nekoliko komponenata i sklopnog sklopa temeljenog na IC-u. S vrijednostima dijelova naznačenim u shemi, omjer pretvorbe postiže se linearnim odzivom od cca. 1%. Kad se primijeni ulazni napon od 0 V-10 V, on se pretvara u proporcionalnu veličinu od 0 do 10 kHz izlaznog napona kvadratnog vala.

Kroz potenciometar P1 krug se može prilagoditi kako bi se osiguralo da ulazni napon od 0 V generira izlaznu frekvenciju od 0 Hz. Komponente odgovorne za fiksiranje frekvencijskog područja su otpornici R2, R3, R5, P1 zajedno s kondenzatorom C2.

Primjenjujući dolje prikazane formule, omjer pretvorbe napona u frekvenciju može se transformirati kako bi krug radio izuzetno dobro za nekoliko jedinstvenih primjena.

Dok određujete umnožak T = 1.1.R3.C2, morate osigurati da je to uvijek ispod polovice minimalnog izlaznog razdoblja, što znači da bi pozitivni izlazni impuls uvijek trebao biti najmanji sve dok je negativni impuls.

f0 / Pobjeda = [0,486. (R5 + P1) / R2. R3. C2]. [kHz / V]

T = 1,1. R3. C2




Prethodno: Izračun induktora u pretvaračima Buck Boost Dalje: Objašnjena 3 kruga pretvarača frekvencije u napon