- IC AD654
- Components necessaris
- Diagrama esquemàtic
- Com funciona el dispositiu?
- Càlculs
- Prova de convertidor de tensió a freqüència
- Millora addicional
- Aplicacions
Un convertidor de tensió a freqüència (VFC) és un oscil·lador que emet una ona quadrada, la freqüència de la qual és linealment proporcional a la seva tensió d’entrada. L'ona quadrada de sortida es pot alimentar directament a un pin digital d'un microcontrolador per mesurar amb precisió la tensió d'entrada de CC, el que significa que la tensió d'entrada es pot mesurar mitjançant 8051 o qualsevol altre microcontrolador que no tingui cap ADC incorporat.
El VFC sovint s’equivoca amb l’oscil·lador controlat per tensió (VCO), però els VFC tenen molts avantatges i especificacions de rendiment millorades que un (VCO) no té, com ara rang dinàmic, error de linealitat baixa, estabilitat amb temperatura i tensió d’alimentació i molts més.. El viceversa de VFC també és possible una conversió de freqüència a tensió, que ja vam demostrar en el tutorial anterior.
Aquí s’utilitza IC AD654 en aquest circuit per demostrar el funcionament, que és una tensió monolítica a un convertidor de freqüència. També es fa servir un oscil·loscopi per mostrar l’ona quadrada de sortida.
IC AD654
AD654 és un convertidor de tensió a freqüència IC i ve en un paquet DIP de 8 pins. Està format per un amplificador d’entrada, un oscil·lador incorporat molt precís i un controlador de sortida de col·lector obert d’alta intensitat que permet a l’IC conduir fins a 12 càrregues TTL, optoacopladors, cables llargs o càrregues similars, i es pot operar a entre (5-30) volts. Una altra cosa que cal esmentar és que, a diferència d'altres IC, l'AD654 IC genera una ona quadrada, de manera que és fàcil per a un microcontrolador mesurar les lectures. A continuació es detallen algunes de les característiques més interessants d’aquest xip.
Característiques:
- Tensió d'entrada ampla ± 30 V
- Freqüència a gran escala fins a 500 kHz
- Alta impedància d'entrada de 125MΩ,
- Deriva baixa (4 µV / ° C)
- Corrent en repòs de 2,0 mA
- Baix desplaçament 1 mV
- Un requisit mínim per a components externs
Components necessaris
| Sl.No | Parts | Tipus | Quantitat |
| 1 | AD654 | I C | 1 |
| 2 | LM7805 | CI de regulador de tensió | 1 |
| 3 | 1000 pF | Condensador | 1 |
| 4 | 0,1 uF | Condensador | 1 |
| 5 | 470uF, 25V | Condensador | 1 |
| 6 | 10.000, 1% | Resistència | 4 |
| 7 | Potenciòmetre, 10K | Resistència variable | 1 |
| 8 | Unitat de subministrament d'energia | 12V, CC | 1 |
| 9 | Filferro de calibre únic | Genèric | 6 |
| 10 | Taula de pa | Genèric | 1 |
Diagrama esquemàtic
L'esquema d'aquest circuit del convertidor de tensió a freqüència es pren del full de dades i es van afegir alguns components externs per modificar el circuit per a aquesta demostració.
Aquest circuit es construeix sobre una placa de soldadura sense soldadura amb els components que es mostren a l’esquema; a efectes demostratius s’afegeix un potenciòmetre a la secció d’entrada de l’amplificador per variar la tensió d’entrada i, amb això, podem observar el canvi de sortida.
Nota! Tots els components es col·loquen el més a prop possible per reduir la inductància i resistència de la capacitat paràsita.
Com funciona el dispositiu?
L’amplificador operatiu intern s’utilitza com a entrada i és allà per convertir la tensió d’entrada per impulsar el corrent del seguidor NPN quan es proporciona un corrent de 1 mA al corrent a un convertidor de freqüència. Carrega el condensador de temporització extern i aquest esquema permet a l’oscil·lador proporcionar no linealitat en el rang de tensió total de 100 nA a 2 mA. Aquesta sortida també va a un controlador de sortida que és només un transistor de potència NPN amb un col·lector obert del qual podem obtenir la sortida
Càlculs
Per calcular teòricament la freqüència de sortida del circuit, es pot utilitzar la següent fórmula
Fout = Vin / 10 * Rt * Ct
On,
- Fout és la freqüència de sortida
- Vin és la tensió d'entrada del circuit,
- Rt és la resistència de l'oscil·lador RC
- Ct és el condensador de l’oscil·lador Rc
Per exemple,
- Vin ser 0,1 V o 100 mV
- El valor és de 10000K o 10K
- CT ser 0.001uF o 1000pF
Fout = 0,1 / (10 * 10 * 0,001) Fout = 1 KHz
Per tant, si s’aplica 0,1 V a l’entrada del circuit obtindrem 1 kHz a la sortida
Prova de convertidor de tensió a freqüència
Per provar el circuit, s’utilitzen les eines següents
- Alimentació en mode de commutació de 12V (SMPS)
- Multímetre Meco 108B +
- Oscil·loscopi USB per a PC Hantech 600BE
Per construir el circuit, s’utilitzen resistències de pel·lícula metàl·lica de l’1% i no es té en compte la tolerància dels condensadors. La temperatura ambient va ser de 22 graus centígrads durant les proves
Configuració de la prova
Com podeu veure, la tensió d'entrada de CC és d'11,73 V
I el voltatge al pin d’entrada de l’IC és de 104,8 mV
Aquí podeu veure que la sortida del meu DSO és de 1.045 kHz.
A continuació es mostra un vídeo detallat del circuit de treball on es van donar diverses entrades i es va canviar la freqüència en la proporció del voltatge d’entrada.
Millora addicional
En fer el circuit en un PCB es pot millorar l’estabilitat, també es poden utilitzar resistències i condensadors amb un 0,5% de toleràncies per millorar la precisió. La part més important d’aquest circuit és la secció de l’oscil·lador RC, de manera que l’oscil·lador RC s’ha de col·locar el més a prop possible dels pins d’entrada, si no, la capacitat d’inici i la resistència de les traces del PCB o el component poden reduir la precisió del circuit.
Aplicacions
Es tracta d’un CI molt útil i es pot utilitzar per a moltes aplicacions, algunes d’elles llistades a continuació
- AD654 VFC com a ADC
- Doblador de freqüència
- Sensor de temperatura amb termoparell
- Calibre de tensió
- Generador de funcions
- Rellotge de precisió auto-esbiaixat
Espero que aquest article us hagi agradat i n’hagueu après alguna cosa nova. Si teniu algun dubte, podeu demanar-los als comentaris següents o fer servir els nostres fòrums per a una discussió detallada.