Mạch chuyển đổi điện áp sang tần số VFC là một bộ dao động tạo ra sóng vuông, có tần số tỷ lệ tuyến tính với điện áp đầu vào của nó. Sóng vuông đầu ra có thể được đưa trực tiếp đến chân kỹ thuật số của vi điều khiển để đo chính xác điện áp đầu vào DC, có nghĩa là điện áp đầu vào có thể được đo bằng 8051 hoặc bất kỳ vi điều khiển nào khác không có ADC tích hợp sẵn.

VFC thường bị nhầm với bộ dao động điều khiển bằng điện áp (VCO), nhưng VFC có nhiều ưu điểm và thông số kỹ thuật hiệu suất nâng cao mà một (VCO) không có, như dải động, lỗi tuyến tính thấp, ổn định với nhiệt độ và điện áp cung cấp và nhiều hơn nữa . Ngược lại của VFC cũng có thể có nghĩa là chuyển đổi tần số sang điện áp , mà chúng tôi đã trình bày trong hướng dẫn trước.

Ở đây IC AD654 được sử dụng trong mạch này để thể hiện hoạt động, đó là một điện áp nguyên khối thành một bộ biến tần. Máy hiện sóng cũng được sử dụng để hiển thị sóng vuông đầu ra.

IC AD654

AD654 là một IC chuyển đổi điện áp sang tần số và đi kèm trong một gói DIP 8 chân. Nó được tạo ra từ một bộ khuếch đại đầu vào, một bộ dao động tích hợp rất chính xác và một trình điều khiển đầu ra cực thu mở dòng cao cho phép IC điều khiển tới 12 tải TTL, bộ ghép quang, cáp dài hoặc các tải tương tự và có thể hoạt động trong giữa (5-30) Volts. Một điều khác cần đề cập là, không giống như các IC khác, IC AD654 xuất ra một sóng vuông, vì vậy rất dễ dàng cho một bộ vi điều khiển để đo các số đọc. Một số tính năng thú vị nhất của con chip này được liệt kê dưới đây.

Đặc điểm của mạch:

• Điện áp đầu vào rộng ± 30 V
• Tần số toàn quy mô lên đến 500 kHz
• Trở kháng đầu vào cao 125MΩ,
• Độ trôi thấp (4 µV / ° C)
• Dòng điện tĩnh 2.0 mA
• Độ lệch thấp 1 mV
• Yêu cầu tối thiểu cho các thành phần bên ngoài

Linh kiện cần có

Sơ đồ

Sơ đồ cho mạch chuyển đổi Điện áp sang Tần số này được lấy từ biểu dữ liệu và một số thành phần bên ngoài đã được thêm vào để sửa đổi mạch cho phần này

Mạch này được xây dựng trên một bảng mạch không hàn với các thành phần được hiển thị trong sơ đồ, với mục đích trình diễn, một chiết áp được thêm vào phần đầu vào của bộ khuếch đại để thay đổi điện áp đầu vào và với điều đó, chúng ta có thể quan sát sự thay đổi ở đầu ra.

Ghi chú! Tất cả các thành phần được đặt càng gần càng tốt để giảm độ tự cảm và điện trở của điện dung ký sinh .

Chức năng của mạch như thế nào?

Bộ khuếch đại hoạt động bên trong được sử dụng làm đầu vào và nó ở đó để chuyển đổi điện áp đầu vào thành dòng điện truyền động cho bộ theo NPN khi dòng truyền động 1mA được cung cấp cho dòng điện tới bộ biến tần. Nó sạc tụ điện định thời bên ngoài và sơ đồ này cho phép bộ dao động cung cấp tính phi tuyến tính trên tổng dải điện áp từ 100 nA đến 2mA. Đầu ra này cũng đi đến trình điều khiển đầu ra chỉ là một bóng bán dẫn công suất NPN với một bộ thu mở mà từ đó chúng ta có thể nhận được đầu ra

Tính toán

Để tính tần số ra của mạch theo lý thuyết, có thể sử dụng công thức sau

Fout = Vin / 10*Rt*Ct

• Fout là tần số đầu ra
• Vin là điện áp đầu vào của mạch,
• Rt là điện trở của bộ dao động RC
• Ct là tụ điện cho dao động Rc

Ví dụ,

• Vin là 0,1V hoặc 100mV
• Rt là 10000K hoặc 10K
• Ct là 0,001uF hoặc 1000pF

Fout = 0.1 / (10 * 10 * 0.001)

Fout = 1 KHz

Vì vậy, nếu 0,1V được áp dụng cho đầu vào của mạch, chúng ta sẽ nhận được 1kHz ở đầu ra

Kiểm tra chuyển đổi điện áp sang tần số

Để kiểm tra mạch, các công cụ sau được sử dụng

1. Nguồn cung cấp chế độ chuyển mạch 12V (SMPS)
2. Meco 108B + Đồng hồ vạn năng
3. Hantech 600BE USB PC Oscilloscope

Để xây dựng mạch điện, điện trở màng kim loại 1% được sử dụng và dung sai của tụ điện không được tính đến. Nhiệt độ phòng là 22 độ C trong quá trình thử nghiệm

Thiết lập thử nghiệm 

Như bạn có thể thấy điện áp đầu vào DC là 11,73 V

Và điện áp ở chân đầu vào của IC là 104,8 mV

Ở đây bạn có thể thấy đầu ra trên DSO của tôi là 1.045 kHz.

Dưới đây là một đoạn video chi tiết về mạch làm việc với nhiều đầu vào được đưa ra và tần số thay đổi theo tỷ lệ của điện áp đầu vào.

Cải tiến thêm

Bằng cách làm cho mạch trên PCB có thể cải thiện độ ổn định, cũng có thể sử dụng các điện trở và tụ điện có dung sai 0,5% để cải thiện độ chính xác. Phần quan trọng nhất của mạch này là phần bộ tạo dao động RC, vì vậy bộ dao động RC phải được đặt càng gần chân đầu vào càng tốt, nếu không, điện dung bắt đầu và điện trở của các vết PCB hoặc thành phần có thể làm giảm độ chính xác của mạch.

Các ứng dụng

Đây là một vi mạch rất hữu ích và có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng, một số trong số chúng được liệt kê dưới đây

• AD654 VFC làm ADC
• Bộ tách đôi tần số
• Cảm biến nhiệt độ với cặp nhiệt điện
• Máy đo độ căng
• Máy phát chức năng
• Đồng hồ chính xác