頻率電壓轉(zhuǎn)換器主要幾個(gè)方面：

1、頻率電壓轉(zhuǎn)換器是什么?

2、頻率電壓轉(zhuǎn)換電路工作原理

3、基于 TC9400 IC的頻率電壓轉(zhuǎn)換器電路

4、使用 LM331 的頻率電壓轉(zhuǎn)換器

5、使用 VFC32 配置的頻率電壓轉(zhuǎn)換器

6、使用 IC LM2917 的頻率電壓轉(zhuǎn)換器

一、頻率電壓轉(zhuǎn)換器是什么?

顧名思義，頻率電壓轉(zhuǎn)換器是將輸入頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓輸出的電子設(shè)備。負(fù)責(zé)正弦輸入頻率轉(zhuǎn)換的組件包括電阻電容網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)算放大器。

運(yùn)算放大器進(jìn)行信號(hào)處理，而電容網(wǎng)絡(luò)消除紋波頻率或頻率相關(guān)的紋波。

運(yùn)算放大器和 RC 網(wǎng)絡(luò)電路圖

在大多數(shù)情況下，輸入信號(hào)頻率范圍為 0 至 10kHz，而輸出約為 0 至 -10V。

二、頻率電壓轉(zhuǎn)換電路工作原理

解釋該設(shè)備的最簡(jiǎn)單方法是使用框圖。

一種頻率電壓轉(zhuǎn)換器電路圖

電容充電到一定水平后，它會(huì)放電到連接的積分器或低通電路中，這種充電和放電過程發(fā)生在輸入信號(hào)的所有頻率周期。

單次多諧振蕩器和精密開關(guān)產(chǎn)生高達(dá)特定幅度和周期的頻率脈沖，該脈沖進(jìn)入平均網(wǎng)絡(luò)。之后，該濾波器的輸出為直流電壓，完成轉(zhuǎn)換。

三、基于TC9400 IC的頻率電壓轉(zhuǎn)換電路

你可以在電壓頻率轉(zhuǎn)換器電路中連接 TC9400 IC，反之亦然。要制作轉(zhuǎn)換器，你需要以下組件：

1、元器件組件

九個(gè)電阻

一個(gè)微調(diào)電位器

兩個(gè)二極管

五個(gè)電容

該芯片負(fù)責(zé)其余的工作，因?yàn)樗韵鹿δ軌K：

一鍵式電路

充放電控制單元

積分運(yùn)算放大器

3uS延時(shí)電路

所有必要的驅(qū)動(dòng)程序

基于TC9400芯片的頻率轉(zhuǎn)電壓電路圖

2、工作原理

轉(zhuǎn)換從信號(hào)輸入頻率流入的引腳 11(內(nèi)部比較器的非反相輸入)開始。觸發(fā)比較器的最小頻率應(yīng)為 +/-200mV，低于此值的任何正弦波頻率都將不起作用。

一旦頻率波變?yōu)樨?fù)值，內(nèi)部比較器就會(huì)切換到低電平。低電平時(shí)，3uS 延遲電路激活 C4 充電/放電電路，將其連接到參考電壓。同時(shí)，積分電容 C5 也充電到特定的電壓量。電位差當(dāng)發(fā)生此電源電壓操作時(shí)，引腳 2 和 7 之間形成參考電壓。

另一方面，當(dāng)頻率信號(hào)波越過正側(cè)時(shí)，內(nèi)部比較器的輸出變高。此高輸出禁用 C4 充電/放電網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致 C4 引線短路。然而，C5 兩端的電壓被保留，因?yàn)槲ㄒ豢捎玫姆烹娐窂?(R10) 具有非常高的電阻 (1M)。

因此，存儲(chǔ)在 C5 的電壓成為輸出電壓，而 R9 設(shè)置芯片中的偏置電流。分壓器網(wǎng)絡(luò)由 R6 和 R7 組成，它負(fù)責(zé)確保輸入信號(hào)的閾值始終跟蹤電源電壓。二極管 D2是鉗位電路中的主要元件，它可以防止輸入頻率信號(hào)在負(fù)值上走得太遠(yuǎn)而無法打開比較器。因此，它充當(dāng)電平轉(zhuǎn)換器。你可以通過調(diào)節(jié)電位器R3來校準(zhǔn)電路，在沒有輸入信號(hào)時(shí)得到0V的輸出。

五、使用 LM331 的頻率電壓轉(zhuǎn)換電路

LM331 是一款高精度頻率電壓轉(zhuǎn)換器，也可用作電壓頻率轉(zhuǎn)換器。它提供出色的線性度和寬動(dòng)態(tài)范圍，是多種應(yīng)用的理想特性。該電路非常簡(jiǎn)單，因?yàn)槟阒恍枰韵陆M件：

六個(gè)電阻

一個(gè)微調(diào)電位器

三個(gè)電容

基于 LM331 IC 的頻率電壓轉(zhuǎn)換器

轉(zhuǎn)換首先使用 C3 和 R7 對(duì)輸入頻率進(jìn)行微分，然后通過引腳 6 將脈沖饋入芯片。在頻率正弦波的負(fù)周期中，內(nèi)置比較器激活定時(shí)器電路(R1 和 C1)。

在任何時(shí)候，流出IC的電流總是與輸入信號(hào)和定時(shí)電路值成正比。同樣，輸出電壓將與 R4(負(fù)載電阻)的頻率信號(hào)成正比。

六、使用 VFC32 配置的頻率電壓轉(zhuǎn)換電路

使用 VFC32 配置時(shí)，500pF 電容和 12K 和 2.2K 電阻形成輸入信號(hào)的電容網(wǎng)絡(luò)。這些組件使比較器的輸入與 5V 邏輯觸發(fā)器兼容。然后比較器在輸入頻率波的每個(gè)下降沿切換到相關(guān)的單次觸發(fā)級(jí)。

基于 VFC32 IC 的頻率電壓轉(zhuǎn)換器

在該電路中，為比較器設(shè)置的參考閾值輸入約為 -0.7V。因此，如果輸入信號(hào)低于 5V，可以相應(yīng)地調(diào)整分壓網(wǎng)絡(luò)。電容C2負(fù)責(zé)輸出電壓波形的平滑濾波。較大的 C2 值可以更好地控制輸出中的電壓紋波，盡管對(duì)變化的輸入頻率信號(hào)的響應(yīng)可能很慢。

另一方面，低 C2 值會(huì)導(dǎo)致紋波過濾不良，但對(duì)快速變化的頻率的響應(yīng)很快。該系統(tǒng)使用充電和平衡理論運(yùn)行，使用輸出斜坡在改變方向之前觸發(fā)一次性階段。

七、使用 IC LM2917的頻率電壓轉(zhuǎn)換電路

LM2907 和 LM2917 在許多方面都相似，它們的電氣規(guī)格包括以下內(nèi)容：

可以使低紋波頻率加倍。

轉(zhuǎn)速計(jì)輸入內(nèi)置遲滯。

以地為參考的轉(zhuǎn)速計(jì)引腳可以直接與所有具有不同磁阻的磁性傳感器兼容。

接地參考轉(zhuǎn)速計(jì)不受超過芯片電源電壓的輸入信號(hào)頻率變化或低于零的 -ve 電位的影響。

連接到內(nèi)部公共集電極晶體管的輸出引腳可吸收高達(dá) 50mA 的電流。因此，它可以直接操作螺線管、與輸出集成或充當(dāng)CMOS輸入。

考慮到這一點(diǎn)，IC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳圖如下：

LM2917芯片引腳圖

該芯片的最大額定值為：

28V電源電壓

25mA 電源電流

28V內(nèi)部晶體管集電極電壓

28V差分轉(zhuǎn)速計(jì)輸入電壓

+/-28V 輸入電壓范圍

1200-1500mW 功耗

其他參數(shù)包括 40-50mA 的灌電流輸出和 200V/mV 的電壓增益。轉(zhuǎn)換器的典型電路圖如下。

一個(gè)典型的LM2917頻率電壓轉(zhuǎn)換器電路圖

九、頻率電壓轉(zhuǎn)換器應(yīng)用

頻率電壓轉(zhuǎn)換器電路應(yīng)用包括：

轉(zhuǎn)速計(jì)中的頻率電壓轉(zhuǎn)換器(數(shù)字轉(zhuǎn)速計(jì))

頻差測(cè)量

基于振動(dòng)的觸摸開關(guān)傳感器

車輛發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)量?jī)x器

速度控制器和調(diào)速器

車門鎖控制

喇叭、離合器和巡航控制

審核編輯：湯梓紅