- IC AD654
- Komponenter, der kræves
- Skematisk diagram
- Hvordan enheden fungerer?
- Beregninger
- Test af spænding til frekvensomformer
- Yderligere forbedring
- Ansøgninger
En spænding-til-frekvensomformer (VFC) er en oscillator, der udsender en firkantbølge, hvis frekvens er lineært proportional med dens indgangsspænding. Den firkantede udgangsbølge kan føres direkte til en digital stift på en mikrocontroller for nøjagtigt at måle DC-indgangsspændingen, hvilket betyder, at indgangsspændingen kan måles ved hjælp af 8051 eller en hvilken som helst anden mikrokontroller, der ikke har nogen indbygget ADC.
VFC forveksles ofte med spændingsstyret oscillator (VCO), men VFC'er har mange fordele og forbedrede ydeevnespecifikationer, som en (VCO) ikke har, som dynamisk område, lav linearitetsfejl, stabilitet med temperatur og forsyningsspænding og mange flere. Omvendt af VFC er også mulig betyder frekvens til spændingskonvertering, hvilket vi allerede demonstrerede i den foregående tutorial.
Her bruges IC AD654 i dette kredsløb til at demonstrere operationen, som er en monolitisk spænding til en frekvensomformer. Et oscilloskop bruges også til at vise output kvadratbølgen.
IC AD654
AD654 er en spændings- til frekvensomformer IC og leveres i en 8-polet DIP-pakke. Den er lavet af en indgangsforstærker, en meget præcis indbygget oscillator og en høj strøm åben kollektor output driver, der gør det muligt for IC at køre op til 12 TTL belastninger, optokoblere, lange kabler eller lignende belastninger og kan betjenes i mellem (5-30) volt. En anden ting at nævne er, at AD654 IC, i modsætning til andre IC'er, udsender en firkantbølge, så det er let for en mikrocontroller at måle aflæsningerne. Nogle af de mest interessante funktioner i denne chip er anført nedenfor.
Funktioner:
- Bred indgangsspænding ± 30 V.
- Fuldskala frekvens op til 500 kHz
- Høj indgangsimpedans på 125MΩ,
- Lav drift (4 µV / ° C)
- 2,0 mA hvilestrøm
- Lav forskydning 1 mV
- Et minimalt krav til eksterne komponenter
Komponenter, der kræves
| Sl. Nr | Dele | Type | Antal |
| 1 | AD654 | IC | 1 |
| 2 | LM7805 | Spændingsregulator IC | 1 |
| 3 | 1000pF | Kondensator | 1 |
| 4 | 0,1 uF | Kondensator | 1 |
| 5 | 470uF, 25V | Kondensator | 1 |
| 6 | 10K, 1% | Modstand | 4 |
| 7 | Potentiometer, 10K | Variabel modstand | 1 |
| 8 | Strømforsyningsenhed | 12V, DC | 1 |
| 9 | Single Gauge Wire | Generisk | 6 |
| 10 | Brødbræt | Generisk | 1 |
Skematisk diagram
Skematisk for dette spænding til frekvensomformer kredsløb er taget fra databladet, og nogle eksterne komponenter blev tilføjet for at ændre kredsløbet til denne demonstration
Dette kredsløb er konstrueret på et loddet brødbræt med komponenterne vist i skemaet. Til demonstrationsformål tilføjes et potentiometer i forstærkerens indgangssektion for at variere indgangsspændingen, og med det kan vi observere ændringen i output.
Bemærk! Alle komponenter er placeret så tæt som muligt for at reducere parasitisk kapacitansinduktans og modstand.
Hvordan enheden fungerer?
Den interne driftsforstærker bruges som indgang, og den er der for at konvertere indgangsspændingen til drevstrøm for NPN-tilhængeren, når der tilføres en 1mA-drevstrøm til strømmen til en frekvensomformer. Det oplader den eksterne timingkondensator, og denne ordning giver oscillatoren mulighed for at give ikke-linearitet over det samlede spændingsområde på 100 nA til 2mA. Denne udgang går også til en outputdriver, der kun er en NPN-effekttransistor med en åben kollektor, hvorfra vi kan få udgangen
Beregninger
For at teoretisk beregne udgangsfrekvensen for kredsløbet kan følgende formel bruges
Fout = Vin / 10 * Rt * Ct
Hvor,
- Fout er udgangsfrekvensen
- Vin er kredsløbets indgangsspænding,
- Rt er modstanden til RC-oscillatoren
- Ct er kondensatoren til Rc-oscillatoren
For eksempel,
- Vin er 0,1V eller 100mV
- Rt er 10000K eller 10K
- Ct være 0,001 uF eller 1000 pF
Fout = 0,1 / (10 * 10 * 0,001) Fout = 1 KHz
Så hvis der anvendes 0,1 V til indgangen på kredsløbet, får vi 1 kHz i udgangen
Test af spænding til frekvensomformer
For at teste kredsløbet anvendes følgende værktøjer
- 12V switch mode strømforsyning (SMPS)
- Meco 108B + multimeter
- Hantech 600BE USB pc oscilloskop
For at konstruere kredsløbet anvendes 1% metalfilmmodstande, og kondensatorernes tolerance tages ikke i betragtning. Rumtemperaturen var 22 grader Celsius under test
Testopsætning
Som du kan se, er DC-indgangsspændingen 11,73 V.
Og spændingen ved IC'ens indgangsstift er 104,8 mV
Her kan du se, at output på min DSO er 1.045 kHz.
En detaljeret video af arbejdskredsen er angivet nedenfor, hvor der blev givet flere indgange, og frekvensen blev ændret i forholdet mellem indgangsspændingen.
Yderligere forbedring
Ved at gøre kredsløbet på et printkort kan stabiliteten forbedres, også modstande og kondensatorer med 0,5% tolerancer kan bruges til at forbedre nøjagtigheden. Den vigtigste del af dette kredsløb er RC-oscillatorsektionen, så RC-oscillatoren skal placeres så tæt som muligt på indgangsstifterne, ellers kan startkapacitans og modstand på PCB-sporene eller komponenten reducere kredsløbets nøjagtighed.
Ansøgninger
Dette er en meget nyttig IC og kan bruges til mange applikationer, hvoraf nogle er anført nedenfor
- AD654 VFC som en ADC
- Frekvensdobler
- Temperatursensor med termoelement
- Trækmåler
- Funktionsgenerator
- Selvforspændende præcisionsur
Jeg håber, du kunne lide denne artikel og lærte noget nyt ud af den. Hvis du er i tvivl, kan du spørge i kommentarerne nedenfor eller bruge vores fora til detaljeret diskussion.