3 Frequentie-naar-spanningsomzettercircuits uitgelegd

Probeer Ons Instrument Voor Het Oplossen Van Problemen





Zoals de naam suggereert, zijn frequentie-naar-spanningsomzetters apparaten die een variërende frequentie-ingang omzetten in een overeenkomstig variërend uitgangsspanningsniveau.

Hier bestuderen we drie eenvoudige maar geavanceerde ontwerpen met IC 4151, IC VFC32 en IC LM2907.



1) IC 4151 gebruiken

frequentie-naar-spanningsomzettercircuit met behulp van IC 4151 met een hoge lineaire conversieverhouding van 1V / kHz

Dit frequentie-spanningsomzettercircuit met IC 4151 wordt gekenmerkt door zijn zeer lineaire conversieverhouding. Met de aangegeven deelwaarden mag de conversieverhouding van de schakeling naar verwachting rond de 1 V / kHz liggen.

Wanneer een gelijkspanning wordt gebruikt aan de ingang met een frequentie van 0 Hz, genereert de uitgang een overeenkomstige spanning van 0 V. De conversieverhouding aan de uitgang wordt nooit beïnvloed door de duty-cycle van de kwadratische ingangsfrequentie.



Maar als een sinusgolffrequentie aan de ingang wordt aangelegd, moet in die situatie het signaal door een Schmitt-trigger worden geleid voordat het naar de IC 4151-ingang wordt geleid.

Als u geïnteresseerd bent in een andere conversieratio, kunt u deze berekenen met de volgende formule:

V (uit) / f (in) = R3 x R7 x C2 / 0.486 (R4 + P1) x [V / Hz]

T1 = 1,1 x R3 x C2

Het circuit kan zelfs worden gekoppeld aan de uitgang van een spanning-naar-frequentieomvormer en worden gebruikt als een manier om DC-signalen over een uitgebreide kabelverbinding te verzenden zonder dat de kabelweerstand het signaal verzwakt.

2) De VFC32-configuratie gebruiken

In het vorige bericht werd een simpele enkele chip uitgelegd spanning naar frequentieomvormer circuit met behulp van de IC VFC32 leren we hier hoe hetzelfde IC kan worden gebruikt voor het bereiken van een circuittoepassing met tegengestelde frequentie naar spanningsomzetter.

De onderstaande afbeelding toont een andere standaard VFC32-configuratie waarmee deze kan werken als een frequentie-naar-spanningsomzettercircuit.

De ingangstrap gevormd door het capacitieve netwerk van C3, R6 en R7 maakt de comparatoringang compatibel met alle 5V logische triggers. De comparator schakelt op zijn beurt de bijbehorende one-shot-trap om op elke dalende flank van de toegevoerde frequentie-ingangspulsen.

Schakelschema

De drempelreferentie-ingang die is ingesteld voor de detectorcomparator is ongeveer –0,7V. In het geval dat de frequentie-ingangen lager kunnen zijn dan 5V, kan het potentiaalverdelingsnetwerk R6 / R7 op de juiste wijze worden aangepast om het referentieniveau te wijzigen en om de juiste detectie van de lage frequentie-ingangen door de opamp mogelijk te maken.

Zoals getoond in de grafiek in het vorige artikel , kan de C1-waarde worden geselecteerd afhankelijk van het volledige schaalbereik van de frequentie-ingangstriggers.

C2 wordt verantwoordelijk voor het filteren en afvlakken van de golfvorm van de uitgangsspanning, grotere waarden van C2 helpen om betere controle te krijgen over spanningsrimpelingen over de gegenereerde uitgang, maar de reactie is traag op snel variërende ingangsfrequenties, terwijl kleinere waarden van C2 slechte filtratie veroorzaken maar bieden snelle respons en aanpassing met de snel veranderende ingangsfrequenties.

De R1-waarde kan worden aangepast voor het bereiken van een aangepast uitgangsspanningsbereik op volledige schaal met verwijzing naar een bepaald ingangsfrequentiebereik op volledige schaal.

Hoe het circuit van de frequentie-naar-spanningsomvormer werkt

De basiswerking van het voorgestelde frequentie-naar-spanningsomzettercircuit is gebaseerd op een lading-en-balanstheorie. De frequentie van het ingangssignaal wordt berekend om te voldoen aan de uitdrukking V) (in) / R1, en deze waarde wordt verwerkt door de relevante IC-opamp door middel van integratie met behulp van C2. Het resultaat van deze integratie geeft aanleiding tot een dalende uitgangsspanning van de integratie van de helling.

Terwijl het bovenstaande plaatsvindt, wordt de volgende one-shot-fase geactiveerd, waarbij de referentiestroom van 1 mA wordt verbonden met de integrator-ingang tijdens de one-shot-bewerking.

Dit doet op zijn beurt de reactie van de uitgangshelling omdraaien en zorgt ervoor dat deze omhoog klimt, dit gaat door terwijl de one-shot AAN is, en zodra de periode is verstreken, wordt de helling opnieuw gedwongen om van richting te veranderen en ervoor te zorgen dat deze terugkeert naar het neerwaarts vallen. patroon.

Berekening van de frequentie

Het bovenstaande oscillerende responsproces maakt een aanhoudende balans van lading (gemiddelde stroom) mogelijk over de ingangssignaalstroom en de referentiestroom, die wordt opgelost met de volgende vergelijking:

I (in) = IR (gem)
V (in) / R1 = fo tos
(1ma)
Waar fo is de frequentie aan de uitgang is de eenmalige periode = 7500 C1 (Frarads)

De waarden voor R1 en C1 zijn op de juiste manier geselecteerd om een ​​inschakelduur van 25% te verkrijgen over het volledige uitgangsfrequentiebereik. Voor FSD die hoger kan zijn dan 200 kHz, zouden de aanbevolen waarden ongeveer 50% inschakelduur genereren.

Toepassingstips:

Het best mogelijke toepassingsgebied voor het bovenstaande uitgelegd frequentie naar spanning converter circuit is waar de vereiste een vertaling van frequentiegegevens in spanningsgegevens vereist.

Dit circuit kan bijvoorbeeld worden gebruikt in toerentellers , en voor het meten van snelheden van motoren in spanningsbereiken.

Deze schakeling kan dus worden gebruikt om eenvoudig te maken snelheidsmeters voor 2 wielers inclusief fietsen etc.

Het besproken IC kan ook worden gebruikt om thuis eenvoudige, goedkope en toch nauwkeurige frequentiemeters te realiseren, met behulp van voltmeters voor het uitlezen van de outputconversie.

3) IC LM2917 gebruiken

Dit is weer een uitstekende IC-serie die voor een groot aantal verschillende circuittoepassingen kan worden gebruikt. In feite is het een frequentie-naar-spanningsomvormer (toerenteller) IC met veel interessante functies. Laten we meer leren.

Belangrijkste elektrische specificaties

De belangrijkste kenmerken van de IC LM2907 en LM2917 worden als volgt onderstreept:

  • Ingangstachometerpen die naar aarde verwijst, kan direct compatibel worden gemaakt met alle soorten magnetische opnemers met een variërende tegenzin.
  • De output pin is verbonden met een intern ingestelde gemeenschappelijke collectortransistor die tot 50mA kan zinken. Dit kan zelfs een relais of een solenoïde direct bedienen zonder externe buffertransistors, LED's en lampen kunnen ook worden geïntegreerd met de uitgang, en kunnen natuurlijk worden toegevoerd aan CMOS-ingangen.
  • De chip kan lage rimpelfrequenties verdubbelen.
  • De toerenteller-ingangen hebben een ingebouwde hysterese.
  • De aardingang van de tachometer is volledig beschermd tegen schommelingen in de ingangsfrequentie die de voedingsspanning van de IC of de negatieve potentiaal onder nul overschrijden.

De pinouts-details van de verschillende beschikbare pakketten van de IC LM2907 en LM2917 zijn te zien in de onderstaande afbeeldingen:

De belangrijkste toepassingsgebieden van deze IC zijn:

  • Snelheidsdetectie : Het kan worden gebruikt voor het detecteren van een rotatiesnelheid of de snelheid van een bewegend element
  • Frequentieomvormers: voor het omzetten van frequentie in lineair variërend potentiaalverschil
  • Op trillingen gebaseerde aanraakschakelaarsensoren

Automobiel

De chip wordt vooral nuttig in de automobielsector, zoals aangegeven onder:

  • Snelheidsmeters: in voertuigen voor het meten van snelheden
  • Breaker Point Dwell Meters: Ook een voertuigmotor gerelateerde meetinstrumenttoepassing.
  • Handige toerenteller: De chip kan worden gebruikt voor het maken van handzame toerentellers.
  • Snelheidsregelaars: Het apparaat kan worden toegepast in snelheidsregelaars of snelheidsregelaars
  • Andere interessante toepassingen van de LM2907 / LM2917 IC zijn: cruise control, auto-deurslotbediening, koppelingsbediening, claxonbediening.

Absoluut maximale beoordelingen

(wat betekent dat de beoordelingen die niet mogen worden overschreden, van de IC zijn)

  1. Voedingsspanning = 28V
  2. Voedingsstroom = 25mA
  3. Interne transistorcollectorspanning = 28V
  4. Differentiële ingangsspanning van de tachomter = 28V
  5. Ingangsspanningsbereik = +/- 28V
  6. Vermogensdissipatie = 1200 tot 1500 mW

Andere elektrische parameters

Spanningsversterking = 200V / mV

Uitgang Sink-stroom = 40 tot 50mA

Opvallende kenmerken en voordelen van dit IC

  1. De uitgang reageert niet op nul frequenties en produceert ook nulspanning aan de uitgang.
  2. De outputvolatge kan eenvoudig worden berekend met behulp van de formule: VOUT = fIN × VCC × Rx × Cx
  3. Een eenvoudig RC-netwerk bepaalt de frequentieverdubbeling van de IC.
  4. Een zenerklem op de chip produceert een gereguleerde en gestabiliseerde frequentie naar spanning of stroomconversie (alleen in LM2917s)

Een typisch aansluitschema van de IC LM2907 / LM2917 wordt hieronder getoond:

Voor meer info kunt u hiernaar verwijzen artikel




Een paar: 2 eenvoudige spanning-naar-frequentieomvormercircuits uitgelegd Volgende: Smart Emergency Lamp Circuit met maximale functies