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电压频率转换电路原理_V/F转换电路原理图

时间:2017-09-11 09:59 来源:电工之家 作者:编辑部

电压频率转换电路原理_V/F转换电路原理图
电压/频率转换即V/F转换,是将一定的输入电压信号按线性的比例关系转换成频率信号,当输入电压变化时,输出频率也响应变化。针对煤矿的特殊要求,我们只分析如何将电压转换成200~1000Hz的频率信号。
实现V/F转换有很多的集成芯片可以利用,其中LM331是一款性能价格比较高的芯片,由美国NS公司生产,是一种目前十分常用的电压/频率转换器,还可用作精密频率电压转换器、A/D转换器、线性频率调制解调、长时间积分器及其他相关器件。由于LM331采用了新的温度补偿能隙基准电路,在整个工作温度范围内和低到4.0V电源电压下都有极高的精度。LM331的动态范围宽,可达100dB;线性度好,最大非线性失真小于0.01%,工作频率低到1Hz时尚有较好的线性;变换精度高,数字分辨率可达12位;外接电路简单,只需接入几个外部元件就可方便构成V/F或F/V等变换电路,并且容易保证转换精度。LM331可采用双电源或单电源供电,可工作在4.0~40V之间,输出可高达40V,而且可以防止Vs短路。图2是由LM331组成的典型的电压/频率变换器。

其输出频率与电路参数的关系为:
Fout=Vin·Rs/(2.09·R1·Rt·Ct)
可见,在参数Rs、R1、Rt、Ct确定后,输出脉冲频率Fout与输入电压Vin成正比,从而实现了电压-频率的线性变换。改变式中Rs的值,可调节电路的转换增益,即V和F之间的线性比例关系。将1~5V的电压转换成200~1000Hz的频率信号,电路参数理论值为R=18kΩ,Ct=0.022uF,R1=100kΩ,Rs=16.5528kΩ,由于元器件与标称值存在误差,在电路参数基本确定后,通过调节Rs的电位器,可以实现所需V/F线性变换。
由Fout=Vin·Rs/(2.09·R1·Rt·Ct)可知,电阻Rs、R1、Rt和电容Ct直接影响转换结果Fout,因此对元件的精度要有一定的要求,可根据转换精度适当选择,其中Rt、Ct、Rs、R1要选用低温漂的稳定元件,Cin可根据需要选择0.1uF或1uF。电容C1对转换结果虽然没有直接的影响,但应选择漏电流小的电容器。电阻R1和电容C1组成低通滤波器,可减少输入电压中的干扰脉冲,有利于提高转换精度。电路中的47Ω电阻对确保电路线性失真度小于0.03%是十分必须的。
图2电路是将1~5V的电压转换成200~1000Hz的频率信号的典型电路及参数,要实现将4~20mA或0~5V转换成200~1000Hz的频率信号只要增加一些辅助电路即可实现,其他转换也依此类推。