- IC AD654
- Необходимые компоненты
- Схематическая диаграмма
- Как работает устройство?
- Расчеты
- Тестирование преобразователя напряжения в частоту
- Дальнейшее улучшение
- Приложения
Преобразователь напряжения в частоту (VFC) - это генератор, который выдает прямоугольный сигнал, частота которого линейно пропорциональна его входному напряжению. Выходной прямоугольный сигнал может быть напрямую подан на цифровой вывод микроконтроллера для точного измерения входного постоянного напряжения, что означает, что входное напряжение может быть измерено с помощью 8051 или любого другого микроконтроллера, не имеющего встроенного АЦП.
VFC часто ошибочно принимают за генератор, управляемый напряжением (VCO), но VFC имеют много преимуществ и улучшенных характеристик производительности, которых нет у (VCO), таких как динамический диапазон, низкая погрешность линейности, стабильность с температурой и напряжением питания и многое другое.. Обратное преобразование VFC также возможно означает преобразование частоты в напряжение, которое мы уже продемонстрировали в предыдущем уроке.
Здесь IC AD654 используется в этой схеме для демонстрации работы, которая представляет собой монолитное напряжение для преобразователя частоты. Осциллограф также используется для отображения выходной прямоугольной волны.
IC AD654
AD654 - это ИС преобразователя напряжения в частоту, выпускаемая в 8-выводном корпусе DIP. Он состоит из входного усилителя, очень точного встроенного генератора и сильноточного выходного драйвера с открытым коллектором, который позволяет ИС управлять до 12 ТТЛ-нагрузками, оптопарами, длинными кабелями или аналогичными нагрузками и может работать в между (5-30) вольт. Еще стоит упомянуть, что, в отличие от других микросхем, микросхема AD654 выдает прямоугольный сигнал, поэтому микроконтроллер легко может измерить показания. Некоторые из наиболее интересных функций этого чипа перечислены ниже.
Особенности:
- Широкое входное напряжение ± 30 В
- Полная частота до 500 кГц
- Высокое входное сопротивление 125 МОм,
- Низкий дрейф (4 мкВ / ° C)
- 2,0 мА ток покоя
- Низкое смещение 1 мВ
- Минимальные требования к внешним компонентам
Необходимые компоненты
| Sl.No | Запчасти | Тип | Количество |
| 1 | AD654 | IC | 1 |
| 2 | LM7805 | Регулятор напряжения IC | 1 |
| 3 | 1000 пФ | Конденсатор | 1 |
| 4 | 0,1 мкФ | Конденсатор | 1 |
| 5 | 470 мкФ, 25 В | Конденсатор | 1 |
| 6 | 10 тыс., 1% | Резистор | 4 |
| 7 | Потенциометр, 10К | Переменный резистор | 1 |
| 8 | Блок питания | 12 В постоянного тока | 1 |
| 9 | Проволока одного калибра | Универсальный | 6 |
| 10 | Макетная плата | Универсальный | 1 |
Схематическая диаграмма
Схема для этой цепи преобразователя напряжения в частоту взята из таблицы данных, и некоторые внешние компоненты были добавлены для модификации схемы для этой демонстрации.
Эта схема построена на макетной плате без пайки с компонентами, показанными на схеме. В демонстрационных целях во входной части усилителя добавлен потенциометр для изменения входного напряжения, и с его помощью мы можем наблюдать изменение выходного сигнала.
Запись! Все компоненты размещены как можно ближе, чтобы уменьшить индуктивность и сопротивление паразитной емкости.
Как работает устройство?
В качестве входа используется внутренний операционный усилитель, который преобразует входное напряжение в управляющий ток для повторителя NPN, когда управляющий ток 1 мА подается на ток преобразователя частоты. Он заряжает внешний синхронизирующий конденсатор, и эта схема позволяет генератору обеспечивать нелинейность во всем диапазоне напряжений от 100 нА до 2 мА. Этот вывод также поступает на драйвер вывода, который представляет собой просто силовой транзистор NPN с открытым коллектором, из которого мы можем получить вывод
Расчеты
Чтобы теоретически рассчитать выходную частоту цепи, можно использовать следующую формулу
Fout = Vin / 10 * Rt * Ct
Где,
- Fout - выходная частота
- Vin - входное напряжение схемы,
- Rt - резистор для RC-генератора.
- Ct - конденсатор для генератора Rc
Например,
- Vin должно быть 0,1 В или 100 мВ
- Rt - 10000К или 10К
- Ct быть 0,001 мкФ или 1000 пФ
Fout = 0,1 / (10 * 10 * 0,001) Fout = 1 кГц
Итак, если на вход схемы подается 0,1 В, на выходе мы получим 1 кГц.
Тестирование преобразователя напряжения в частоту
Для проверки схемы используются следующие инструменты
- Импульсный источник питания 12 В (SMPS)
- Meco 108B + мультиметр
- Осциллограф Hantech 600BE USB для ПК
Для построения схемы используются 1% металлопленочные резисторы, допуск конденсаторов не принимается во внимание. Во время тестирования температура в помещении составляла 22 градуса Цельсия.
Испытательная установка
Как видите, входное напряжение постоянного тока составляет 11,73 В.
А напряжение на входе микросхемы составляет 104,8 мВ.
Здесь вы можете увидеть, что выходной сигнал моего DSO составляет 1.045 кГц.
Подробное видео рабочей схемы приведено ниже, где несколько входов были даны, а частота изменяется в соотношении от входного напряжения.
Дальнейшее улучшение
Сделав схему на печатной плате, можно повысить стабильность, также можно использовать резисторы и конденсаторы с допуском 0,5% для повышения точности. Самой важной частью этой схемы является секция RC-генератора, поэтому RC-генератор необходимо размещать как можно ближе к входным контактам, в противном случае пусковая емкость и сопротивление дорожек печатной платы или компонента могут снизить точность схемы.
Приложения
Это очень полезная ИС, которую можно использовать во многих приложениях, некоторые из которых перечислены ниже.
- AD654 VFC как АЦП
- Удвоитель частоты
- Датчик температуры с термопарой
- Тензодатчик
- Генератор функций
- Прецизионные часы с автоподстройкой
Надеюсь, вам понравилась эта статья и вы узнали из нее что-то новое. Если у вас есть какие-либо сомнения, вы можете задать вопрос в комментариях ниже или воспользоваться нашим форумом для подробного обсуждения.