頻率電壓轉(zhuǎn)換器將頻率或脈沖轉(zhuǎn)換成成比例的電輸出，如電壓或電流。它是發(fā)生重復(fù)事件的機(jī)電測(cè)量的重要工具。因此，當(dāng)我們?cè)陬l率電壓轉(zhuǎn)換器電路中提供一個(gè)頻率時(shí)，它將提供一個(gè)成比例的直流輸出。在這里，我們使用KA331集成電路來(lái)構(gòu)建頻率到電壓的轉(zhuǎn)換電路。

KA331集成電路

KA331是一種電壓-頻率轉(zhuǎn)換器，用于制作簡(jiǎn)單的低成本模數(shù)轉(zhuǎn)換器，但它也可以用作頻率-電壓轉(zhuǎn)換器。8引腳DIP IC可以在1Hz到100khz的寬帶寬范圍內(nèi)工作。它還具有從5V到40V的廣泛供電電壓范圍。KA331相當(dāng)于流行的LM331。LM331也可以使用這種F-to-V電路。

以下是數(shù)據(jù)表中KA331的引腳圖和內(nèi)部電路，

所需的材料

?KA331 IC - 1pc

?0.1 uf陶瓷電容器- 1pc

?470pF陶瓷電容器- 1pc

?1uF電解電容器，額定電壓16V

?10k電阻，1%穩(wěn)定率MFR - 2pcs

?100k電阻，1%穩(wěn)定率MFR - 2pcs

?一個(gè)68k電阻與1%的穩(wěn)定等級(jí)MFR - 1pc

?一個(gè)6.8k電阻與1%的穩(wěn)定等級(jí)MFR - 1pc

?電路試驗(yàn)板

?15V電源

?單股線

?一個(gè)頻率發(fā)生器或函數(shù)發(fā)生器來(lái)檢查整個(gè)電路。

原理圖

頻率-電壓電路的工作原理

電路的主要部件是KA331。電路的輸入通過(guò)470pF電容C1連接，C1進(jìn)一步連接到KA331的閾值引腳(引腳6)。電阻R3和R4形成分壓器電路，分壓器電路連接到KA331的比較器引腳7。電容C3和電阻R5是RC定時(shí)器，它在引腳5上提供所需的振蕩。電阻R2通過(guò)引腳2提供參考電流。該電路由15v電壓供電，該電壓通過(guò)KA331的引腳8連接。

計(jì)算電路的輸出電壓，公式為-

Vout =輸入x參考電壓x (RL/RS) x (Rt x Ct)

其中，輸入為頻率，RL為負(fù)載電阻，RS為電流源電阻，Rt和Ct為RC振蕩器的電阻和電容。

因此，對(duì)于我們的電路，公式是-

根據(jù)數(shù)據(jù)表，KA331的參考電壓為1.89V。所以，如果我們?cè)陔娐分刑峁?00hz的輸入信號(hào)來(lái)得到輸出電壓-

所以，當(dāng)一個(gè)500赫茲的頻率應(yīng)用在電路上時(shí)，電路將提供64毫伏的輸出。

這里我們已經(jīng)在面包板上構(gòu)造了電路。

頻率-電壓電路的測(cè)試

要測(cè)試電路，使用以下工具-

1.科學(xué)PSD3205臺(tái)式電源。

2.Metravi FG3000函數(shù)生成器。

3.UNI-T UT33D萬(wàn)用表。

電路是用1%的金屬膜電阻構(gòu)建的，電容器的容差沒有考慮在內(nèi)。測(cè)試時(shí)的室溫為22攝氏度。

為了測(cè)試電路，將臺(tái)架電源設(shè)置為15V輸出。

函數(shù)發(fā)生器提供約500赫茲的方波輸出。

對(duì)于那些沒有訪問函數(shù)生成器的人，可以使用經(jīng)典的LM555 IC構(gòu)建定時(shí)器電路，也可以使用Arduino構(gòu)建函數(shù)生成器。然而，Android應(yīng)用程序也可以在通過(guò)耳機(jī)輸出產(chǎn)生信號(hào)的地方工作。

萬(wàn)用表連接在輸出端，量程選擇毫伏。

萬(wàn)用表的輸出顯示的是計(jì)算值。當(dāng)輸入端提供500 Hz方波時(shí)，電路輸出64 mV。

其中給出了多個(gè)輸入，輸出電壓按輸入電壓的比值變化。

改進(jìn)

這種頻率電壓轉(zhuǎn)換電路可以在PCB上構(gòu)造，以獲得更好的精度。電路的關(guān)鍵部分是RC振蕩器。RC振蕩器需要放置在KA331 IC上的近距離處。在長(zhǎng)距離中，銅走線可能會(huì)漂移振蕩，因?yàn)樗鼤?huì)增加額外的電阻并產(chǎn)生雜散電容。合適的接地面也是必需的。

應(yīng)用程序

頻率到電壓轉(zhuǎn)換器用于測(cè)量和儀表，如轉(zhuǎn)速表使用頻率到電壓轉(zhuǎn)換器來(lái)計(jì)算電機(jī)的速度。不同種類的表，速度表也使用這種技術(shù)。

本文編譯自circuitdigest