3 Förklarade frekvenser till spänningsomvandlarkretsar

Som namnet antyder är frekvens till spänningsomvandlare enheter som omvandlar en varierande frekvensingång till en motsvarande varierande utspänningsnivå.

Här studerar vi tre enkla men avancerade konstruktioner med IC 4151, IC VFC32 och IC LM2907.

1) Använda IC 4151

Denna frekvensspänningsomvandlarkrets som använder IC 4151 kännetecknas av dess mycket linjära omvandlingsförhållande. Med de angivna delvärdena kan omvandlingsförhållandet för kretsen förväntas vara cirka 1 V / kHz.

När en likspänning används vid ingången med 0 Hz-frekvens genererar utgången en motsvarande spänning på 0 V. Omvandlingsförhållandet vid utgången påverkas aldrig av arbetscykeln för ingångs-kvadratens ave-frekvens.

Men om en sinusvågfrekvens appliceras vid ingången, måste signalen i den situationen ledas genom en Schmitt-utlösare innan den införs till IC 4151-ingången.

Om du är intresserad av att ha en annan konverteringsgrad kan du beräkna den med följande formel:

V (ut) / f (in) = R3 x R7 x C2 / 0,486 (R4 + P1) x [V / Hz]

T1 = 1,1 x R3 x C2

Kretsen kan till och med kopplas till utgången från en spännings- till frekvensomvandlare och användas som ett sätt att sända likströmssignaler över utökad kabelanslutning utan att kabelmotståndet försvagar signalen.

2) Använda VFC32-konfigurationen

Föregående inlägg förklarade ett enkelt enstaka chip spänning till frekvensomvandlarkrets använder IC VFC32, här lär vi oss hur samma IC kan användas för att uppnå en motsatt frekvens till spänningsomvandlarkretsapplikationen.

Figuren nedan visar en annan standard VFC32-konfiguration som gör att den kan fungera som en frekvens till spänningsomvandlare.

Ingångssteget som bildas av det kapacitiva nätverket av C3, R6 och R7 gör komparatoringången kompatibel med alla 5V-logiska utlösare. Komparatorn växlar i sin tur tillhörande one-shot-steg på varje fallande kant på de matade frekvensingångspulserna.

Kretsschema

Tröskelreferensingången inställd för detektorjämföraren är cirka –0,7V. I fall där frekvensingångarna kan vara lägre än 5V, kan det potentiella delningsnätverket R6 / R7 justeras på lämpligt sätt för att ändra referensnivån och för att möjliggöra korrekt detektering av lågnivåfrekvensingångarna av opampen.

Som visas i grafen i föregående artikel , kan Cl-värdet väljas beroende på hela skalningsområdet för frekvensingångsutlösarna.

C2 blir ansvarig för filtrering och utjämning av utgångsspänningsvågformen, större värden på C2 hjälper till att uppnå bättre kontroll över spänningsriper över den genererade utgången, men svaret är trögt till snabbt varierande ingångsfrekvenser, medan mindre värden på C2 orsakar dålig filtrering men erbjuder snabb respons och justering med snabbt föränderliga ingångsfrekvenser.

R1-värdet kan justeras för att uppnå ett anpassat utgående spänningsområde för fullskalig avböjning med hänvisning till ett givet ingångsfrekvensområde i full skala.

Hur frekvensen till spänningsomvandlarkretsen fungerar

Den grundläggande funktionen för den föreslagna frekvens-till-spänningsomvandlarkretsen baseras på en laddnings- och balansteori. Ingångssignalfrekvensen beräknas överensstämma med uttrycket V) (in) / R1, och detta värde bearbetas av relevant IC-opamp genom integration med hjälp av C2. Resultatet av denna integration ger upphov till en fallande utgångsspänning för rampintegration.

Medan ovanstående sker sker det efterföljande one-shot-steget och kopplar 1mA-referensströmmen till integratoringången under en-shot-operationen.

Detta vänder i sin tur utgångsrampens respons och får den att klättra uppåt, detta fortsätter medan one-shot är PÅ, och så snart dess period förflutit tvingas rampen återigen att ändra riktning och orsakar att återgå till nedåtfallande mönster.

Beräkning av frekvensen

Ovanstående oscillerande svarsprocess möjliggör en varaktig laddningsbalans (medelström) över insignalströmmen och referensströmmen, vilken löses med följande ekvation:

I (in) = IR (ave)
V (in) / R1 = fo tos
(1ma)
Där fo är frekvensen vid utmatningen är one-shot perioden = 7500 C1 (Frarads)

Värdena för R1 och C1 väljs på lämpligt sätt för att resultera i en 25% arbetscykel på fullskaligt utfrekvensområde. För FSD som kan vara över 200 kHz skulle de rekommenderade värdena generera cirka 50% arbetscykel.

Tips om applikation:

Det bästa möjliga användningsområdet för ovan beskrivna frekvens till spänningsomvandlarkrets är där kravet kräver en översättning av frekvensdata till spänningsdata.

Till exempel kan denna krets användas i varvräknare och för mätning av motorns hastigheter i spänningsområden.

Denna krets kan således användas för att göra det enkelt hastighetsmätare för tvåhjulingar inklusive cyklar etc.

Den diskuterade IC kan också användas för att uppnå enkla, billiga men ändå exakta frekvensmätare hemma, med hjälp av voltmetrar för att läsa ut omvandlingen.

3) Använda IC LM2917

Detta är en annan utmärkt IC-serie som kan användas för en mängd olika kretsapplikationer. I grund och botten är det en frekvens till spänningsomvandlare (varvräknare) IC med många intressanta funktioner. Låt oss lära oss mer.

Elektriska huvudspecifikationer

De viktigaste funktionerna i IC LM2907-annonsen LM2917 understryks på följande sätt:

• Ingångsvarvtalsstift som refereras till mark kan göras direkt kompatibelt med alla typer av magnetiska pickups med varierande motvilja.
• Utgångsstiftet är kopplat till en internt inställd gemensam kollektortransistor som kan sjunka upp till 50 mA. Detta kan styra även ett relä eller en solenoid direkt utan externa buffertransistorer, lysdioder och lampor kan också integreras med utgången inklusive, och naturligtvis kan de hämtas till CMOS-ingångar.
• Chipet kan dubbla låga rippelfrekvenser.
• Varvtalsingångarna har inbyggd hysteres.
• Jordreferens varvräknareingång är helt skyddad mot ingångsfrekvenssvängningar som överskrider IC-matningsspänningen eller negativ potential under noll.

De detaljerade detaljerna för de olika tillgängliga paketen för IC LM2907 och LM2917 kan ses i nedanstående bilder:

De viktigaste applikationsområdena för denna IC är:

• Hastighetsavkänning : Den kan användas för att känna av en rotationshastighet eller hastigheten för ett rörligt element
• Frekvensomvandlare: För omvandling av frekvens till linjärt varierande potentialskillnad
• Vibrationsbaserade beröringssensorer

Bil

Chipet blir särskilt användbart inom fordonsområdet, som anges under:

• Hastighetsmätare: I fordon för mätning av hastigheter
• Breaker Point Dwell Meters: Också en fordonsmotorrelaterad applikation för mätinstrument.
• Praktisk varvräknare: Chipet kan användas för att tillverka handhållna varvräknare.
• Hastighetsregulatorer: Enheten kan användas i hastighetsreglering eller hastighetsreglerande instrument
• Andra intressanta tillämpningar av LM2907 / LM2917 IC innefattar: farthållare, fordonslåskontroll, kopplingskontroll, hornkontroll.

Absolut högsta betyg

(vilket betyder att de IC-värden som inte får överskridas är)

1. Matningsspänning = 28V
2. Matningsström = 25mA
3. Intern transistor kollektorspänning = 28V
4. Differensiell ingångsspänning för varvräknare = 28V
5. Ingångsspänningsområde = +/- 28V
6. Effektförlust = 1200 till 1500 mW

Andra elektriska parametrar

Spänningsförstärkning = 200V / mV

Utgång Sinkström = 40 till 50mA

Slående funktioner och fördelar med denna IC

1. Utgången svarar inte på nollfrekvenser och producerar också nollspänning vid utgången.
2. Utmatningsvolymen kan enkelt beräknas med formeln: VOUT = fIN × VCC × Rx × Cx
3. Ett enkelt RC-nätverk bestämmer IC-frekvensdubblingsfunktionen.
4. En zener-klämma på chip producerar en reglerad och stabiliserad frekvens till spännings- eller strömomvandling (endast i LM2917s)

Ett typiskt anslutningsdiagram för IC LM2907 / LM2917 visas nedan:

För mer info kan du hänvisa till detta artikel