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，這意味著可以使用8051或任何其他沒有內(nèi)置ADC的微控制器測量輸入電壓。

VFC經(jīng)常被誤認(rèn)為是電壓控制振蕩器(VCO)，但VFC具有許多VCO所不具備的優(yōu)點和增強的性能規(guī)格，如動態(tài)范圍，低線性誤差，溫度和電源電壓穩(wěn)定性等等。VFC的反之也可能意味著頻率到電壓的轉(zhuǎn)換，我們已經(jīng)在上一個教程中演示過了。

這里使用集成電路AD654來演示操作，這是一個單片電壓到變頻器。示波器也用于顯示輸出方波。

IC AD654

AD654是一款電壓到頻率轉(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)置振蕩器和一個高電流開路集電極輸出驅(qū)動器組成，它允許IC驅(qū)動多達(dá)12個TTL負(fù)載，光耦合器，長電纜或類似負(fù)載，并且可以在(5-30)伏之間工作。另一件要提到的事情是，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。

特點:

?寬輸入電壓±30v

?滿量程頻率可達(dá)500khz

?高輸入阻抗125MΩ;

?低漂移(4μV/°C)

?2.0 mA靜態(tài)電流

?低偏置1mv

?對外部組件的最低要求

組件的要求

原理圖

該電壓-頻率轉(zhuǎn)換器電路的原理圖取自數(shù)據(jù)表，并添加了一些外部元件來修改該演示電路

該電路是在無焊面包板上構(gòu)建的，其組件如圖所示，為了演示目的，在放大器的輸入部分添加一個電位器來改變輸入電壓，這樣，我們可以觀察輸出的變化。

注意!所有元件盡可能緊密地放置，以減少寄生電容、電感和電阻。

設(shè)備如何工作?

內(nèi)部運算放大器用作輸入，當(dāng)向變頻器的電流提供1mA的驅(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。這個輸出也到一個輸出驅(qū)動器，它只是一個帶有開路集電極的NPN功率晶體管，我們可以從中得到輸出

計算

要從理論上計算電路的輸出頻率，可以使用以下公式

在那里,

?4out為輸出頻率

?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,

?電壓為0.1V或100mV

?Rt等于10000K或10K

?可以是0.001uF或1000pF

因此，如果0.1V應(yīng)用到電路的輸入，我們將得到1kHz的輸出

電壓-變頻器測試

要測試電路，需要使用以下工具

1.12V開關(guān)電源(SMPS)

2.Meco 108B+萬用表

3.漢科600BE USB PC示波器

為了構(gòu)建電路，使用了1%的金屬膜電阻，并且不考慮電容器的公差。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

電路輸入端電壓為104.8 mV

在這里你可以看到我的DSO的輸出是1.045 kHz。

下面給出了工作電路的詳細(xì)視頻，其中給出了多個輸入，頻率隨輸入電壓的比例而變化。

進(jìn)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0.5%公差的電阻和電容器來提高精度。該電路中最重要的部分是RC振蕩器部分，因此RC振蕩器必須盡可能靠近輸入引腳，否則，PCB走線或元件的啟動電容和電阻可能會降低電路的精度。

應(yīng)用程序

這是一個非常有用的IC，可用于許多應(yīng)用，其中一些列在下面

?AD654 VFC作為ADC

?頻率倍壓器

?帶熱電偶的溫度傳感器

?應(yīng)變儀

?函數(shù)發(fā)生器

?自偏置精密時鐘

本文編譯自circuitdigest