- IC AD654
- Необходими компоненти
- Схематична диаграма
- Как функционира устройството?
- Изчисления
- Изпитване на преобразувател на напрежение към честота
- По-нататъшно подобрение
- Приложения
Преобразувателят на напрежение в честота (VFC) е осцилатор, който извежда квадратна вълна, чиято честота е линейно пропорционална на неговото входно напрежение. Изходната квадратна вълна може да се подава директно към цифров щифт на микроконтролер за точно измерване на постояннотоковото входно напрежение, което означава, че входното напрежение може да бъде измерено с помощта на 8051 или друг микроконтролер, който няма вграден ADC.
VFC често се бърка с осцилатор с контролирано напрежение (VCO), но VFC имат много предимства и подобрени спецификации за производителност, които (VCO) няма, като динамичен обхват, ниска грешка в линейността, стабилност с температура и захранващо напрежение и много други. Обратното на VFC също е възможно означава преобразуване на честота в напрежение, което вече демонстрирахме в предишния урок.
Тук IC AD654 се използва в тази схема, за да демонстрира работата, която представлява монолитно напрежение към честотен преобразувател. Осцилоскоп също се използва за показване на изходната квадратна вълна.
IC AD654
AD654 е преобразувател на напрежение в честота IC и се предлага в 8-пинов DIP пакет. Изработена е от входен усилвател, много прецизен вграден осцилатор и изходен драйвер с висок ток с отворен колектор, който позволява на IC да задвижва до 12 TTL товара, оптрони, дълги кабели или подобни товари и може да работи в между (5-30) волта. Друго нещо, което трябва да се спомене е, че за разлика от други интегрални схеми, AD654 IC извежда квадратна вълна, така че е лесно за микроконтролера да измерва показанията. Някои от най-интересните характеристики на този чип, изброени по-долу.
Характеристика:
- Широко входно напрежение ± 30 V
- Пълночестотна честота до 500 kHz
- Високо входно съпротивление от 125MΩ,
- Нисък дрейф (4 µV / ° C)
- 2,0 mA Ток на покой
- Ниско отместване 1 mV
- Минимално изискване за външни компоненти
Необходими компоненти
| Sl.No | Части | Тип | Количество |
| 1 | AD654 | интегрална схема | 1 |
| 2 | LM7805 | IC регулатор на напрежението | 1 |
| 3 | 1000pF | Кондензатор | 1 |
| 4 | 0.1uF | Кондензатор | 1 |
| 5 | 470uF, 25V | Кондензатор | 1 |
| 6 | 10K, 1% | Резистор | 4 |
| 7 | Потенциометър, 10K | Променлив резистор | 1 |
| 8 | Захранващ блок | 12V, DC | 1 |
| 9 | Еднокалибрена жица | Общи | 6 |
| 10 | Макет | Общи | 1 |
Схематична диаграма
Схемата за тази схема на преобразувател на напрежение към честота е взета от листа с данни и са добавени някои външни компоненти, за да се модифицира схемата за тази демонстрация
Тази схема е конструирана върху безпоява макет с компонентите, показани на схемата, за демонстрационни цели се добавя потенциометър във входната секция на усилвателя, за да се променя входното напрежение и с това можем да наблюдаваме промяната в изхода.
Забележка! Всички компоненти са разположени възможно най-близо, за да се намали индуктивността и съпротивлението на паразитния капацитет.
Как функционира устройството?
Вътрешният операционен усилвател се използва като вход и той е там, за да преобразува входното напрежение в задвижващ ток за NPN последовател, когато 1mA задвижващ ток е подаден към тока към честотен преобразувател. Той зарежда външния синхронизиращ кондензатор и тази схема позволява на осцилатора да осигури нелинейност в общия диапазон на напрежение от 100 nA до 2 mA. Този изход също отива към изходен драйвер, който е само NPN силов транзистор с отворен колектор, от който можем да получим изхода
Изчисления
За да се изчисли теоретично изходната честота на веригата, може да се използва следната формула
Fout = Vin / 10 * Rt * Ct
Където,
- Fout е изходната честота
- Vin е входното напрежение на веригата,
- Rt е резисторът за RC осцилатора
- Ct е кондензаторът за Rc осцилатор
Например,
- Vin е 0.1V или 100mV
- Rt е 10000K или 10K
- Ct е 0,001uF или 1000pF
Fout = 0,1 / (10 * 10 * 0,001) Fout = 1 KHz
Така че, ако 0.1V се приложи към входа на веригата, ще получим 1kHz в изхода
Изпитване на преобразувател на напрежение към честота
За тестване на веригата се използват следните инструменти
- Захранване в режим на превключване 12V (SMPS)
- Meco 108B + Мултиметър
- Hantech 600BE USB PC осцилоскоп
За изграждане на веригата се използват 1% метални филмови резистори и толерансът на кондензаторите не се взема предвид. По време на тестването стайната температура беше 22 градуса по Целзий
Тестова настройка
Както можете да видите, постояннотоковото входно напрежение е 11,73 V
А напрежението на входния щифт на IC е 104,8 mV
Тук можете да видите изхода на моя DSO е 1,045 kHz.
А подробен видеоматериал на работната верига е дадена по-долу, където бяха дадени много входове, както и честотата се промени в отношението на входното напрежение.
По-нататъшно подобрение
Чрез изработване на веригата на печатни платки стабилността може да бъде подобрена, също така могат да се използват резистори и кондензатори с толеранси от 0,5% за подобряване на точността. Най-важната част от тази верига е секцията на RC осцилатора, така че RC осцилаторът трябва да бъде поставен възможно най-близо до входните щифтове, в противен случай стартовият капацитет и съпротивлението на печатните платки или компонентът може да намали точността на веригата.
Приложения
Това е много полезна интегрална схема и може да се използва за много приложения, някои от тях изброени по-долу
- AD654 VFC като ADC
- Честотен удвоител
- Температурен датчик с термодвойка
- Деформатор
- Генератор на функции
- Прецизен часовник със самообръщение
Надявам се тази статия да ви е харесала и да сте научили нещо ново от нея. Ако имате някакви съмнения, можете да попитате в коментарите по-долу или да използвате нашите форуми за подробна дискусия.