Spenning til frekvensomformer ved hjelp av ad654

En spennings-til-frekvensomformer (VFC) er en oscillator som sender ut en firkantbølge, hvis frekvens er lineært proporsjonal med inngangsspenningen. Den firkantede utgangsbølgen kan mates direkte til en digital stift på en mikrokontroller for nøyaktig å måle DC-inngangsspenningen, noe som betyr at inngangsspenningen kan måles ved hjelp av 8051 eller en hvilken som helst annen mikrokontroller som ikke har noen innebygd ADC.

VFC forveksles ofte med spenningsstyrt oscillator (VCO), men VFC har mange fordeler og forbedrede ytelsesspesifikasjoner som en (VCO) ikke har, som dynamisk område, lav linearitetsfeil, stabilitet med temperatur og forsyningsspenning og mange flere. Omvendt av VFC er også mulig betyr frekvens til spenningskonvertering, noe vi allerede demonstrerte i forrige opplæring.

Her brukes IC AD654 i denne kretsen for å demonstrere operasjonen, som er en monolitisk spenning til en frekvensomformer. Et oscilloskop brukes også til å vise utgangs kvadratbølgen.

IC AD654

AD654 er en spennings- til frekvensomformer IC og kommer i en 8-pinners DIP-pakke. Den er laget av en inngangsforsterker, en veldig presis innebygd oscillator og en utgangsdriver med åpen strømoppsamler som gjør at ICen kan kjøre opptil 12 TTL-belastninger, optokoblinger, lange kabler eller lignende belastninger, og kan brukes i mellom (5-30) volt. En annen ting å nevne er at AD654 IC, i motsetning til andre IC-er, sender ut en firkantbølge, så det er enkelt for en mikrokontroller å måle avlesningene. Noen av de mest interessante funksjonene til denne brikken som er oppført nedenfor.

Funksjoner:

• Bred inngangsspenning ± 30 V.
• Fullskala frekvens opp til 500 kHz
• Høy inngangsimpedans på 125MΩ,
• Lav drift (4 µV / ° C)
• 2,0 mA hvilestrøm
• Lav offset 1 mV
• Et minimalt krav til eksterne komponenter

Komponenter kreves

Sl.nr	Deler	Type	Mengde
1	AD654	IC	1
2	LM7805	Spenningsregulator IC	1
3	1000pF	Kondensator	1
4	0,1 uF	Kondensator	1
5	470uF, 25V	Kondensator	1
6	10K, 1%	Motstand	4
7	Potensiometer, 10K	Variabel motstand	1
8	Strømforsyningsenhet	12V, DC	1
9	Single Gauge Wire	Generisk	6
10	Brettbrett	Generisk	1

Skjematisk diagram

Skjematisk for denne spenningen til frekvensomformerkretsen er hentet fra databladet, og noen eksterne komponenter ble lagt til for å modifisere kretsen for denne demonstrasjonen

Denne kretsen er konstruert på et loddfritt brødbrett med komponentene vist i skjematisk. For demonstrasjonsformål tilsettes et potensiometer i inngangsseksjonen til forsterkeren for å variere inngangsspenningen, og med det kan vi observere endringen i utgangen.

Merk! Alle komponentene er plassert så tett som mulig for å redusere parasittisk kapasitansinduktans og motstand.

Hvordan enheten fungerer?

Den interne operasjonsforsterkeren brukes som inngang, og den er der for å konvertere inngangsspenningen til drivstrøm for NPN-følgeren når en 1mA-drivstrøm tilføres strømmen til en frekvensomformer. Den lader den eksterne timingkondensatoren, og denne ordningen tillater oscillatoren å gi ikke-linearitet over det totale spenningsområdet fra 100 nA til 2mA. Denne utgangen går også til en utgangsdriver som bare er en NPN-effekttransistor med en åpen samler som vi kan få utgangen fra

Beregninger

For å beregne utgangsfrekvensen til kretsen teoretisk, kan følgende formel brukes

Fout = Vin / 10 * Rt * Ct

Hvor,

• Fout er utgangsfrekvensen
• Vin er inngangsspenningen til kretsen,
• Rt er motstanden til RC-oscillatoren
• Ct er kondensatoren for Rc-oscillatoren

For eksempel,

• Vin kan være 0,1V eller 100mV
• Rt er 10000K eller 10K
• Ct være 0,001uF eller 1000pF

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

Så hvis 0,1V blir brukt på inngangen til kretsen, vil vi få 1kHz i utgangen

Testing av spenning til frekvensomformer

For å teste kretsen brukes følgende verktøy

1. 12V brytermodus strømforsyning (SMPS)
2. Meco 108B + multimeter
3. Hantech 600BE USB PC oscilloskop

For å konstruere kretsen brukes 1% metallfilmresistorer og toleransen til kondensatorene blir ikke tatt i betraktning. Romtemperaturen var 22 grader Celsius under testing

Testoppsett

Som du kan se er DC-inngangsspenningen 11,73 V.

Og spenningen ved inngangspinnen til IC er 104,8 mV

Her kan du se at utgangen på min DSO er 1.045 kHz.

En detaljert video av arbeidskretsen er gitt nedenfor hvor flere innganger ble gitt og frekvensen endret i forholdet til inngangsspenningen.

Ytterligere forbedring

Ved å lage kretsen på et kretskort kan stabiliteten forbedres, også motstander og kondensatorer med 0,5% toleranser kan brukes til å forbedre nøyaktigheten. Den viktigste delen av denne kretsen er RC-oscillatorseksjonen, så RC-oscillatoren må plasseres så nær inngangspinnene som mulig, startkapasitans og motstand av PCB-sporene eller komponenten kan redusere kretsens nøyaktighet.

applikasjoner

Dette er en veldig nyttig IC og kan brukes til mange applikasjoner, noen av dem er oppført nedenfor

• AD654 VFC som ADC
• Frekvensdobler
• Temperatursensor med termoelement
• Strekkmåler
• Funksjonsgenerator
• Selvspennende presisjonsklokke

Jeg håper du likte denne artikkelen og lærte noe nytt ut av den. Hvis du er i tvil, kan du spørre i kommentarene nedenfor eller bruke forumene våre for detaljert diskusjon.