由单片IC构成的廉价100KHZ V-F转换器

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由单片IC构成的廉价100KHZ V-F转换器

电路的功能

以往一提到F-F转换器,往往选用混合集成组件,而本电路使用了单片V-F转换器,这是一种廉价的100KHZ V-F转换器标准电路,它把0~10V的输入电压转换成0~100KHZ的脉冲串。用光耦合器或光纤传输,可以把模拟信号隔离。此外为了改善V-F转换器的线性,电路中加了OP放大器A1。

电路工作原理

LM331是由1.9V的基准电压、电流开关、比较器、双稳态多谐振荡器等构成的单片V-F转换器。即使不另加放大器,也可获得0.03%的线性,但为了扩大量程范围,加了FET输入OP放大器。

基准电流IR由引线2连接的电阻确定。因为内部基准电压是1.9V,所以IR=1.9/R,通常可在100~500UA范围内选定,此外,电流开关输出端的电流,其平均值IO与输入电流IIN相等。

在内部充电电路中,充电电压一旦等于电源电压VCC的2/3,电路就复位,所以脉冲宽度T=1.1C3.R4,因平均电流I*1.1*C3.R4.FO与振荡频率成正比。根据以上关系,振荡频率FO、定时常数C3.R4可由以下公式求出:

考虑到定时的滞后,应采用稍小于2.5US的定时常数,C3取330PF,R4取6.8K。根据上式,微调R1、R4、R6中任何一个均可调节满量程的频率,但本电路只把R1改为可变电阻进行调节。

电容器C2用作平均电容,如容量增大,对输入电压的响应就会变慢,所以容量要合适。D1为箝位二极管以使负电位不至加到引线7上,电阻R2、R3对电源电压进行1/2分压,形成基准电压,不一定取10K。

输出为集电极开路式,,所以驱动逻辑IC时要加负载电阻,直接驱动光耦合器时应串联限流电阻。

元件的选择

LM331其频率稳定度很高,为正负30PPM/度,定时电容器可采用温度系数小的云母电容在10KHZ全量程条件下应用,因为C3=0.01UF,宜用苯乙烯电容。

调整

首先用可变电阻VR2进行失调调节。在输出端连接负载电阻,用示波器观测振荡输出,调整VR2,使振荡频率降低,把停止振荡作为零,然后在输入端连接-10V的恒压源,调节VR2使振荡频率为满量程。再以1V为单位逐次降低输入电压,频率值,检验线性度。

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