vf转换
东华大学线性VF转换课程设计报告
东华大学线性V/F转换课程设计报告信息科学与技术学院目录二、设计任务及要求 .................................................. （1）设计任务........................................................ （2）性能指标要求....................................................三、设计方案选择..................................................... 1．方案一及框图......................................................2.方案二及框图.......................................................3.方案原理优缺点比较.................................................四、设计思路.........................................................1、输入信号：电源分压电路............................................2、阻抗变换：电压跟随器..............................................3、基准源............................................................4、积分电路..........................................................5、脉冲输出电路......................................................6、开关电路..........................................................7、总电路图..........................................................五、计算机仿真.......................................................六、实际组装与调试...................................................1.电路器件表.........................................................2.总输出波形.........................................................3.实际连接电路.......................................................4.组装和调试过程.....................................................七、数据分析及改进................................................... （1）数据处理........................................................ （2）数据分析........................................................ （3）根据数据分析所得改进方法........................................八、心得与体会.......................................................九、参考文献.........................................................十、附录.............................................................一、各器件引脚图.....................................................二、手绘电路图.......................................................一、设计概述线性V/F转换器是压控振荡器中完成外加电压和输出频率线性变换的部分。
AD654型VF变换器的原理及应用
现场总线控制系统代表了工业控制系统向分散化、网络化、智能化发展的方向。为了构建现场总线型工业测控系统，要求系统中所有仪表都应具有 现场总线功能。在模拟系统向数字系统转变过程中，HART协议是唯一向后兼容的智能仪表解决方案，在具有现场总线一系列优点的同时，保留了对现有 4～20mA系统的兼容性。因此，采用HART总线技术研制总线型电磁流量仪表是我国提升工业自动化仪表及其主控系统技术水平的关键问题之一。为此，本
ＡＤ ６５４型Ｖ／Ｆ变换器的原理及应用
Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ Ａｐｐ¨ｃａｔｉＯｎ Ｏｆ ｍＯｄｅＩ ＡＤ６５４、／／Ｆ ＥＩｅｍｅｎｔ ■北京６６２９４部队王廷林闫旭刘国民
鎏添攀鬻鬻鍪鬻纂鍪篓蒸蒸鍪ｌ璧豢霪霪鬻繁攀鬻囊爹ｉｌ
ＡＤ６５４是美国模拟器件公司生产的 一种低成本，８脚封装的电压频率（ｖ／Ｆ）转 换器。它由低漂移输入放大器、精密振荡 器系统和输出驱动级组成，使用时只需一 个ＲＣ网络，即可构成应用电路。ＡＤ６５４既 可以使用单电源供电，也可使用双电源供 电，且工作电压范围很宽。输出为频率受 控于输入电压的方波。可用于信号源、信 号调制、解调和Ａ，Ｄ变换等。
主要技术性能
单电源供电电压：４．５～３６Ｖ 双电源供电电压：±５～±１８Ｖ 输出频率范围：０～５００ｋＨｚ 线性误差：０．０６％（２５０Ｉ（Ｈｚ时） 输入阻抗：２５０ＭＱ 输入电压范围：单电源０～＼，ｓ－４Ｖ 双电源—ｖｓ～Ｖ—Ｖ 静态电流：２．０ｍＡ（ｖｓ＝３０Ｖ时） 封装形式：８ＤＩＰ和８ＳＯｌＣ两种 内部电路结构及引脚排列如图１。
VF转换电路
采用LM331H的电压/频率转换电路图
如图是采用LM331H的电压/频率转换电路，它将0～10V的输入电压转换为0～100 kHz 的脉冲列。
LM331H是单片电压/频率转换器，片内有1.9V的基准电压、电流开关、比较器、双稳态多谐振荡器等。
电路中，LM331H将电压转换为频率，但为了扩大量程范围，增设了FET输入型运放A1 （LF356H）。
基准电流IR由接在LM33lH的2脚电阻设定，由于片内基准电压为1.9V，囚此，IR=1.9V（R1+RP1），通常设定为100～150 μA，另外，电流开关输出端（1脚）的电流平均值I0与输入电流IN相等。
当充电电压等于电源电压的2/3时，片内充放电回路复位，因此，脉宽t=1.1R4C3，平均电流，即与频率成比例，于是，。
由此可见，调节A1、R4、R5电阻就可改变输出脉冲的频率，电路中，用RP1改变频率。
时间常数。
如图采用LM331H的电压/频率转换电路
C2为平滑电容，容量大，则对输入电压的响应速度慢，应选用最佳值。
VD1为箝位二极管，以免负电压加到LM331H的7脚上。
R2和R3对电源进行一半的分压作为芯片的基准电压。
LM331H的输出为集电极开路方式，驱动逻辑电路时要接上拉电阻R6，直接驱动光电耦合器时要接限流电阻。
东华大学课程设计vf 转换
章节目录1.设计内容及要求 (2)2.方案选择 (2)3.单元电路设计 (3)4.总电路图及描述 (8)5.调试问题及修改方法 (10)6.总电路图 (11)7.器件表 (12)8.参考资料 (12)9.体会 (13)10.附录 (15)（一）、设计内容及要求一、课题：V/F转换（压控振荡器VCO）二、要求：（1）输入电压为0~10V，输出信号为0~10KHz的脉冲波,两者呈线性关系；（2）输出是脉冲，宽度20uf~50uf，宽度不变；（3）精度要求，最大误差10Hz。
（二）、方案选择（1）双D实现vco:（2）光耦合v/f转换装置：（4）Vf320，V/F转换器（三）、单元电路设计一、电源端R1Rw这里R1=2kΩ,结合串联电路分压定律，从而确保滑动变阻器在滑动的过程中，端口的输出电压能够顺利地取到0至10V之间的所有值。
二、电压跟随器：对失调电阻的计算：为了使电路的输出在整个电压输入的范围内平均误差最小，则取Rw=5kΩ时，计算失调电阻，由运算放大器及深度反馈知识可得：R2=5//(5+4.7)=3.3(kΩ)引入电压跟随器是为了进行阻抗变换，使得电源的内阻对后面的电路不产生影响，从而确保后面电路在压控转换中的良好线性。
三、反相积分电路：相关参数计算：首先假设电容正向充电占总脉冲的0.24当输入端输入电压为10V时，整个积分电路输出端的输出电压变化差值为10V ，则由积分电路公式dt u RCu ⎰-=I O 1可得： -10V=11RC -*10V*0.24*T ① 其中T=1/f=1.0*10-4,由①可得：RC 1=0.24*10-4现电路中R*0.01uF=0.24*10-4，符合计算得到的结果。
R 3 这个阻值是通过4.7k Ω滑动变阻器调节得到。
四、555单稳态电路：0.01uF仿真波形：555计时器的接法及相关参数计算：555组成的单稳电路可以计算R的阻值。
我们只需要Tw值介于20us和50us就可以。
LM331VF转换器在矿用温度传感器中的应用
LM331V/F转换器在矿用温度传感器中的应用作者：贾永康来源：《中国新技术新产品》2012年第03期摘要：针对煤矿的使用环境和条件，设计了ALS-1型矿用温度传感器用于煤矿井下环境温度测量。
传感器采用HP35H线性温度传感器作为测温热敏元件，LM331为单片V/F转换器，可将0～1V电压量转换为0～1000Hz频率量。
传感器具有灵敏度高、反应迅速、可靠性高以及维护量少等特点。
关键词：温度传感器；本安型；LM331；HP35H中图分类号：TP212 文献标识码：A1矿用温度传感器概述ALS-1型矿用温度传感器为本质安全型（电气设备的一种防爆型式，它将设备内部和暴露于潜在爆炸性环境的连接导线可能产生的电火花或热效应能量限制在不能产生点燃的水平。
）仪器，适用于煤矿井下具有煤尘、瓦斯爆炸危险场所，主要用于测量煤矿井下的环境温度，以便及时发现火灾隐患，也可以对电机、皮带机、滚筒或其它部位进行超温监测。
该产品结构设计合理、检测准确、性能稳定、安装维护方便。
测温敏感元件采用HP35H线性温度传感器，它是采用美国NS芯片设计的线性正温度系数（简称PTC）温度传感器，其输出电压变化量与温度成线性关系，并按+10mV/℃与摄氏温度一一对应，可采用单电源工作，使用极为方便。
主要技术指标：防爆型式：矿用本质安全型工作电压：12V.DC；工作电流：小于20mA；测温范围：20～100℃；测量准确度：±1.0℃；输出信号：200—1000Hz频率量。
输出信号传输距离：2km工作环境温度：-10～40℃工作环境湿度:：≤95﹪外形尺寸：125×105×45mm2V/F转换器LM331LM331 为单片机V/F转换器，电源电压范围较宽(4V～20V)；最大非线性失真小于0.01％，工作频率低到0.1Hz时尚有较好的线性；变换准确度高，数字分辨率可达12位；外接电路简单，只需接入几个外部元件就可方便构成V/F或F/V等变换电路，并且容易保证转换准确度。
一种有源式电子电流互感器的设计
本文 的主要 工作就是在理论研究 国内外 电流互感器现状 的基础上 ， 完成一种新型的有 源式 电子 电流互感器 的基本设计方案 ， 并分析 了主体 电路的测量误差 ， 给出实验结果。
低压端 的信号处理部分功能主要是接收来 自高压端的光脉冲信号 ， 并将其 还原为模拟的电信号。 由光纤传输来的光脉 冲信号先进行光电 对 转换还 原为电脉 冲信号 ，然后将这一频率脉 冲信号进行 Ｆｖ反变换 ， ／ 还 原为模 拟电压信号 ， 以利于示 波器等显示。同时 ， 把传下来 的频率信号输 入单片机进行一些必要 的处理和显示 ，并根据需要 和其他终端进行通 信。
高， 所需投入 的绝缘成本越来越大 ， 更重要的是由于它存在铁磁饱和 ， 导
在传输过程中极易受到外界干 扰。此外 ， 在模拟信号处理过程 中还要经
过 积分环节 ， 而积分环节会对信号 造成一 定的衰减 。为了不至于使微弱
致测量范 围、 精度 都已不能满足 当今高压 电网的要求 ］ 以研 制新的 ， 所
摘
要： 介绍 了有源电子式电流互感 器的基本原理 ， 计 了一种 ＶＦ转换 电路 ， 设 ／ 实验表
明这 个 电路 在 大 电流 测 量 系统 中具 有 良好 的 实用性 。 关键词 ： 电流 互 感 器 ； ／ ＶＦ转换 ；Ｍ３ １ Ｌ ３ 中 图分 类 号 ：Ｍ ５ Ｔ ４２ 文献 标 识 码 ： Ａ
Ｒ ｇｗｋ 线 圈 ｏｏ ｓｉ
供应问题 ， 另一个是高压侧 电子线路 的功耗与精度问题 。由于高压端信
高压母线
号处理转换电路所消耗 的功率完全 由高压端 电源提供 ， 而各种方式提供 到高压端 的能量 都很有限 ， 这就需要 简化电路 ， 使用低功耗器 件来完成 信号的处理转换 ， 以有限的能量实现测量 目的。
逐位逼近式AD转换原理图一个n位AD转换器的模数转换表达式
①传感器 — 将非电量转换为电信号。
②多路开关（MUX） — 分时切换各路 模拟量与采样／保持器的通路。
系统 ③放大器（IA）— 多为程控放大器， 对模拟信号进行放大。 配置
④采样/保持器（S/H）—保持模拟信号 电压。 ⑤A/D转换器— 将模拟信号转换为数字 信号。 ⑥接口电路 — 将数字信号进行整形电 平调整。
采样保持电路（S/H）
由MOS管采样开关T、保持电容Ch和运放构 成的跟随器三部分组成。
Vin
采样控制
T
Ch
S(t)
－
＋
Vout
采样控制信号S(t)=1时，T导通，Vin向Ch充电，Vc和Vout跟
踪Vin变化，即对Vin采样。S(t)=0时，T截止，Vout将保持前一 瞬间采样的数值不变。
1、信号采样的过程
B、A=001时，通道S通；……当C、B、A = 111时，通道S7
选通。其结构图如图7-2-9所示，其真值表如下表所示。
Sm A 译 码 驱 动 电 平 转 换 B C INH
S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7
组成：逻辑电平转换、二进制译码器及 图2 -3 CD4051结构原理图 8个开关电路。 图7-2-9 CD4051结构图
S闭和 S断开
t
Vfo
频率输出 （三极管 T状态） T截止 T导通
t
T1
T
(a) 电路原理图
(b) 波形图
图7-2-8 电荷平衡式V/F转换原理
由积分器、比较器和整形电路构成的 VFC电路，把模拟电压变换成相应频率的 脉冲信号，其频率正比于输入电压值， 然后用频率计测量。VFC能快速响应，抗 干扰性能好，能连续转换，适用于输入 信号动态范围宽和需要远距离传送的场 合，但转换速度慢。
vf转换器课程设计
v f转换器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解V-F转换器的原理，掌握其工作过程及功能。
2. 学生能掌握V-F转换器的数学模型，并运用相关公式进行计算。
3. 学生了解V-F转换器在工程实际中的应用，如电机调速、信号处理等。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的V-F转换器电路。
2. 学生能够通过实验，观察并分析V-F转换器的性能，具备一定的实验操作能力。
3. 学生能够运用计算工具，对V-F转换器相关参数进行计算。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习，培养对电子技术的兴趣，提高学习积极性。
2. 学生在团队合作中，培养沟通、协作能力，增强团队意识。
3. 学生了解电子技术在我国经济发展中的重要性，增强国家使命感。
课程性质分析：本课程为电子技术基础课程，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。
课程旨在使学生掌握V-F转换器的原理、设计和应用，为后续相关课程打下基础。
学生特点分析：学生处于高中阶段，具备一定的物理和数学基础，对电子技术有一定了解，但实际操作能力有待提高。
教学要求：1. 结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。
2. 通过问题驱动、案例分析等教学方法，激发学生的学习兴趣，培养其解决问题的能力。
3. 注重团队合作，培养学生的沟通能力和团队精神。
二、教学内容1. 理论教学：a. V-F转换器的基本原理b. V-F转换器的数学模型及公式推导c. V-F转换器的类型及特点d. V-F转换器在工程实际中的应用案例分析2. 实践操作：a. V-F转换器电路设计与搭建b. V-F转换器性能测试与数据分析c. V-F转换器相关参数计算3. 教学大纲安排：第一周：V-F转换器基本原理学习第二周：V-F转换器数学模型及公式推导第三周：V-F转换器类型及特点学习第四周：V-F转换器应用案例分析及实践操作第五周：V-F转换器电路设计与搭建第六周：V-F转换器性能测试与数据分析第七周：总结与复习4. 教材章节：a. 教材第四章第三节：V-F转换器原理及其应用b. 教材第五章第二节：V-F转换器的设计与计算c. 教材第六章：电子技术应用案例分析教学内容确保科学性和系统性，结合课程目标，注重理论与实践相结合，使学生全面掌握V-F转换器的相关知识。
vf转换
4. 电压一频率变换电路电压一频率变换电路（VFC）能把输入信号电压变换成相应的频率信号，即它的输出信号频率与输入信号电压值成比例，故又称之为电压控制振荡器（VCO）。
VFC广泛地应用于调频、调相、模／数变换(A/D)、数字电压表、数据测量仪器及远距离遥测遥控设备中。
由通用模拟集成电路组成的VFC电路，尤其是专用模拟集成V /F转换器，其性能稳定、灵敏度高、非线性误差小。
VFC电路通常主要由积分器、电压比较器、自动复位开关电路等三部分组成。
各种类型VFC电路的主要区别在于复位方法及复位时间不同而已。
下面将讨论由运放构成的各种VFC电路和典型的模拟集成V /F转换器。
4.1运放构成的VFC电路4.1.1简单的VFC电路图4.1.1所示为简单的VFC电路。
图4.1.1 简单的VFC电路从图4.1.1可知，当外输入信号vi＝0时，电路为方波发生器。
振荡频率fo为当时，运放同相输入端的基准电压由vi和反馈电压Fvvo决定。
如vi＞0，则输出脉冲的频率降低，f＜fo ；如vi＜0，则输出脉冲的频率升高，f＞fo。
可见，输出信号频率随输入信号电压vi变化，实现V/F变换。
4.1.2复位型VFC电路复位型VFC电路采用各种不同形式的模拟电子开关对VFC电路中的积分器进行复位。
（1）场效应管开关复位型VFC电路图4.1.3所示为场效应管开关复位型VFC电路及其波形。
图4.1.3 场效应管开关复位型VFC电路及其波形由图可知，接通电源后，由于比较器A2的反相输入端仅受VB (VB＞0)的作用，其输出端处于负向饱和状态vo2=vo2L（＜0＝，复位开关管T1栅极电位被箝位在数值很大的负电平上而截止，输出管T2截止，输出电压vo＝VoL(< 0)，VFC电路处于等待状态。
当输入正的信号vi后，反相积分器A1输出端电压Vol从零开始向负方向线性增加，当Vol的幅值| Vol | 略大于VB（注意R2=R4）时，A2输出状态翻转，从负向饱和状态跳变到正向饱和状态,Vo2＝vo2H（＞0，T2饱和导通，Vo＝VoH（＞0），二极管D截止，Tl因栅极开路而导，C1通过Tl快速放电，|Vol| 决速下降，A2的输出状态很快又翻转，vo2 ＝Vo2L ，T2截止，Vo＝VOL，T1截止，vi又通过Al对Cl充电， vol又从接近零值开始向负方向线性增加，重复上述工作过程，因而输出端输出频率与输入信号vi的幅度大小有关的脉冲串。
vf变换芯片
vf变换芯片
VF变换芯片是一种能够对信号进行变换和处理的芯片。
它采用了VF变换技术，可以将信号从时域转换到频域，从而实现对信号的分析和处理。
VF变换芯片的应用非常广泛，可以用于音频、视频、通信等领域。
在音频领域，VF变换芯片可以用于音频信号的压缩和解压缩。
通过对音频信号进行VF变换，可以将音频信号转换为频域表示，然后对频域表示进行压缩，从而减少音频数据的存储空间和传输带宽。
在解压缩时，可以利用VF变换的逆变换将压缩后的数据恢复为原始的音频信号。
在视频领域，VF变换芯片可以用于视频编码和解码。
通过对视频信号进行VF变换，可以将视频信号转换为频域表示，然后对频域表示进行压缩。
在解码时，可以利用VF变换的逆变换将压缩后的数据恢复为原始的视频信号。
这样可以实现对视频信号的高效压缩和传输。
在通信领域，VF变换芯片可以用于调制和解调。
通过对输入信号进行VF变换，可以将信号转换为频域表示，然后将频域表示通过调制技术转换为模拟信号或数字信号进行传输。
在接收端，可以利用VF变换的逆变换将接收到的信号恢复为原始的信号。
这样可以实现对信号的高效传输和解调。
除了以上应用外，VF变换芯片还可以用于信号处理、图像处理等领域。
它具有快速变换速度、高精度和低功耗等优点，广泛应用于各个领域。
随着科技的不断进步和需求的不断增长，VF变换芯片的应用前景将会更加广阔。
通过不断的研究和创新，VF变换芯片将会发挥更大的作用，为人类的生活带来更多的便利和享受。
vf转换器工作原理
vf转换器工作原理
当输入的交流电经过一个变压器降压后，进入一个整流电路，将交流电转换为直流电。
接着，电流进入一个电容器，被存储为电荷。
由于电容器具有不同的电导率和电容值，可以产生不同的输出电压和电流。
VF转换器还可以通过PWM（脉宽调制）技术控制输出电压和电流的大小。
PWM技术根据输入信号的宽度和频率控制开关管的导通和截止，从而实现对输出电压和电流的精确控制。
总之，VF转换器通过将交流电转换为直流电，并使用电感、电容和PWM技术，实现对输出电压和电流的控制和调节。
- 1 -。
VF转换的特点及其应用
Ｃｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｉ ｔ ｃ ｓ ｏ ｆ ＶＦ Ｃｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｓ Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ
列脉 冲个数 的提取也反映该 时间 内其均值 频率作
用 的结果 。
不过其输出的不是数字量的绝对值 ， 而是数字脉 冲
串 的频 率值 。因此 ， 要 做 的后 续 电路 无 疑 是 一 个 典
型 的测 频 电路 。
（ ２ ） 积分型 Ａ Ｄ转换器用牺牲转 换速度换取稳 定性 ， 使其抗干扰能力优于其它类型的 Ａ Ｄ转换器 ； Ｖ Ｆ 转换器也同样可通过增加定时宽度 、 延长对序列
理 电路 的细 节探讨 ， 研究 了提高 Ｖ Ｆ转 换器分辨率与精度 的方 法和途径。实际应用说 明 ， 在 中低速信号长 线传 输和
高频干 扰噪声严 重的场合 ， 使用 Ｖ Ｆ转换芯片进行传感器 信号 的传递和采集不失为 明智 的解 决方案 。 关键词 ： Ｖ ／ Ｆ转换 ； 定 时器 与计 数器 ； 隔离与长距离传输
ａ ｎ ｄ ｗａ ｙ ｓ ｔ ｏ ｉ ｍｐ ｏｖ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ＶＦ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｍｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ
ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｌ ｏ ｎ Ｋ ｄ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｔ ｍｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｓ ｅ ｒ ｉ ｏ ｕ ｓ ｉ ｎ ｔ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｈ ｉ ｇ ｈ ｆ ｅｑ ｒ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ｎ ｏ ｉ ｓ ｅ
VF环境下MARC与表的转换及书标打印
’ ?
pag y( + ( &
� ’)(% =>Cci* Z[ � ’()% � Cci)$( � � H JKCLMNOPQRR CM3 QR � � � � � *_ � � � ’()% � =>C � � ?c � � aT /01 ] � !. ^ &R h+ H b & $ &gp P C ABC � � � h-=> � � bV � � Zci( � � � h ! [\ R C3" p12M3C # -H
QRUVp12qrCstuvwxy& � � � � � � zb{|}<-./ � � � b ’()% )$C. & Ccib ‘C& ‘/ � � � 0r~C � � � P( � QRhSm2nTUrVWCXY&b � � � � � � � � � � � � * Z C b & m u 3 &/ � � � � ’()% � )$gZ[( � � � => b *H => V]F_ =>] &
� F,GHIJKCLMNOPQRS& � � � � � � � TCUV3WXY � � � � nT 12<=> 6 C & V]� � ’()% � &Z[\QR]^2 _0‘/abcFd =>eS&fg Z m ( bh � � � ’()% )$ciC&gXY � ’()% � � Cj8kl � � � km( no nT C12QR ’()% _0 C : ( n
L$%&OM ; MN1P � #$%&O,; � {U & QT � � � ZK)Y N*o$4M 4GH ; K+
VF转换器
D1
A1
＋
usc1
＋
usc2
A2
－
Em D2
定时 u sc3 电路
Ij E
I f
0
t
m m
u sc1
E
0
－E
u sc2
t
0
t
u sc3
0
t
Ij
I 1
0
t
记录 T 并计算 f 填入表 3.1 中 Ui(t) T(s) F(hz) -12 -9 -6 表 3.1 -3 0 3 6 9 12
集成 V/F 转换器
+U RS 2 8 iS # S 1 u6 RL CL ui 6 7 -1 输入 比较 +1 器
Rt
u5 5
Ct +E
#
单稳 Q 态定 时器 Q
V
3 4
uo
+U RS 2 8 iS # S 1 u6 RL CL ui 6 7 -1 输入 +1 比较 器
Rt
u5 5
Ct +E
#
单稳 Q 态定 时器 Q
V
3 4
uo
u6 ui 约 10mV
O uo to
t
O
T
t
b)
改变输入频率，测试 F/V 转换器输出电压并记录数据于表 3.2 中 表 3.2 Fo（KHz) 理论输出电 压（V） 测量输出电 压（V） 10 30 45 85 100
五． 实验报告 1 分析数据并总结 2 分析实验误差原因 3 总结电路的特点及优点 4 掌握 V/F 转换器的工作原理
实验 3 一．实验目的
V/F 转换器实验
1 掌握 V/F 转换器工作原理及使用方法 2 掌握硬件电路调试方法
VF转换的特点及其应用
VF转换的特点及其应用韩巍;张立新;孟祥凯【摘要】通过对VF转换器与AD转换器的相互比较,介绍了VF转换器的性能特点与使用要点.结合对其后续处理电路的细节探讨,研究了提高VF转换器分辨率与精度的方法和途径.实际应用说明,在中低速信号长线传输和高频干扰噪声严重的场合,使用VF转换芯片进行传感器信号的传递和采集不失为明智的解决方案.【期刊名称】《工程与试验》【年(卷),期】2017(057)002【总页数】3页(P96-98)【关键词】V/F转换;定时器与计数器;隔离与长距离传输【作者】韩巍;张立新;孟祥凯【作者单位】长春机械科学研究院有限公司,吉林长春 130103;长春机械科学研究院有限公司,吉林长春 130103;长春机械科学研究院有限公司,吉林长春 130103【正文语种】中文【中图分类】TP274VF转换器也应归属于模拟量转换为数字量功能芯片的范畴，是能够实现AD转换的形式之一，只不过其输出的不是数字量的绝对值，而是数字脉冲串的频率值。
因此，要做的后续电路无疑是一个典型的测频电路。
阅读VF转换器芯片的数据手册，不难看出其转换原理与积分型AD转换器的工作过程有着惊人的相似之处。
因此，其性能上也必然不乏相似的特点，可概述如下：(1)积分型AD转换器具有对转换时间段内的模拟量变化所对应的数字量进行平均滤波的功效；VF转换器对测频所需的定时时间段内所累积的序列脉冲个数的提取也反映该时间内其均值频率作用的结果。
(2)积分型AD转换器用牺牲转换速度换取稳定性，使其抗干扰能力优于其它类型的AD转换器；VF转换器也同样可通过增加定时宽度、延长对序列脉冲的截取时间来达到提高稳定性、抑制干扰的功效。
由于VF转换器具备高度灵活性，使其适应性很广泛。
同积分型AD转换器比较，其区别在于，任何一种AD转换器芯片，型号一经确定，其分辨率、线性度、转换速率等一系列指标也随之确定。
可对于VF转换器，获取转换结果过程是测频的过程，而测频则是在精确的时间段截取脉冲计数值。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
4. 电压一频率变换电路电压一频率变换电路（VFC）能把输入信号电压变换成相应的频率信号，即它的输出信号频率与输入信号电压值成比例，故又称之为电压控制振荡器（VCO）。
VFC广泛地应用于调频、调相、模／数变换(A/D)、数字电压表、数据测量仪器及远距离遥测遥控设备中。
由通用模拟集成电路组成的VFC电路，尤其是专用模拟集成V /F转换器，其性能稳定、灵敏度高、非线性误差小。
VFC电路通常主要由积分器、电压比较器、自动复位开关电路等三部分组成。
各种类型VFC电路的主要区别在于复位方法及复位时间不同而已。
下面将讨论由运放构成的各种VFC电路和典型的模拟集成V /F转换器。
4.1运放构成的VFC电路4.1.1简单的VFC电路图4.1.1所示为简单的VFC电路。
图4.1.1 简单的VFC电路从图4.1.1可知，当外输入信号vi＝0时，电路为方波发生器。
振荡频率fo为当时，运放同相输入端的基准电压由vi和反馈电压Fvvo决定。
如vi＞0，则输出脉冲的频率降低，f＜fo ；如vi＜0，则输出脉冲的频率升高，f＞fo。
可见，输出信号频率随输入信号电压vi变化，实现V/F变换。
4.1.2复位型VFC电路复位型VFC电路采用各种不同形式的模拟电子开关对VFC电路中的积分器进行复位。
（1）场效应管开关复位型VFC电路图4.1.3所示为场效应管开关复位型VFC电路及其波形。
图4.1.3 场效应管开关复位型VFC电路及其波形由图可知，接通电源后，由于比较器A2的反相输入端仅受VB (VB＞0)的作用，其输出端处于负向饱和状态vo2=vo2L（＜0＝，复位开关管T1栅极电位被箝位在数值很大的负电平上而截止，输出管T2截止，输出电压vo＝VoL(< 0)，VFC电路处于等待状态。
当输入正的信号vi后，反相积分器A1输出端电压Vol从零开始向负方向线性增加，当Vol的幅值| Vol | 略大于VB（注意R2=R4）时，A2输出状态翻转，从负向饱和状态跳变到正向饱和状态,Vo2＝vo2H（＞0，T2饱和导通，Vo＝VoH（＞0），二极管D截止，Tl因栅极开路而导，C1通过Tl快速放电，|Vol| 决速下降，A2的输出状态很快又翻转，vo2 ＝Vo2L ，T2截止，Vo＝VOL，T1截止，vi又通过Al对Cl充电， vol又从接近零值开始向负方向线性增加，重复上述工作过程，因而输出端输出频率与输入信号vi的幅度大小有关的脉冲串。
当vi增大时，vo1向负方向增加的速度加快，A2输出端从负向饱和跳变到正向饱和状态的时间提前，脉冲串频率升高；当Vi减小时，则相反，脉冲串频率降低。
（2）双极型管开关复位型VFC电路图4.1.4所示为双极型三极管开关复位型VFC电路及其波形。
图4.1.4 双极型三极管开关复位型VFC电路及其波形由图可知，当接通电源，且输入信号vi＝0时，由于比较器A2反相输入端电位(VD1> 0)高于同相输入端电位（≤0）,A：输出端处于负向饱和状态，Vo＝VoL(<0)。
同时，开关管T截止，积分器A1输出电压Vol=0。
VFC电路处于等待状态。
当输入负的信号vi时， vi 经 Al向Cl充电，vol正方向线性增加，当Vol上升到比较器A2的上门限电压时，A2输出状态翻转，从负向饱和状态跳变到正向饱和状态，vo＝VoH(> 0)。
此时，开关管T基极获正偏电压而饱和导通。
积分电容Cl通过T快速放电，vol快速下降。
当vol降到A2的下门限电压时，A2输出又跳变为负向饱和状态，Vo＝VoL。
4.1.3反馈型VFC电路图4.1.5所示为反馈型VFC电路及其波形。
图4.1.5 反馈型VFC电路及其波形由图4.1.5可知，它由积分器A1、比较器A2及开关管T组成。
开关管不再与积分电容C1并联，而是接在运放A1的反相输入端与地之间。
当接通电源，且vi＝0时，由于VR(< 0)的影响，使A2输出处于负向饱和状态，vo2＝Vo2L(< 0) ,开关管T截止，输出电压vo为低电平VoL。
4.1.4恒流源复位型VFC电路图4.1.6所示为恒流源复位型VFC电路。
图4.1.6 恒流源复位型VFC电路所谓恒流源复位，是指在积分电容C放电时，由复位电路产生的电流能使C在短时间内放电的电荷量与较长时间充电所得的电荷量相等，提高VFC的精度，这种电路又称电荷平衡型。
如图所示电路，当vi为－1 mV~－10 V范围变化时，输出脉冲频率范围为1 Hz～10 kHz，非线性失真误差低于0.02％，总精度可达0.04％。
输出信号的频率与输入信号幅度值成线性正比例关系。
4.2集成化VFC电路模拟集成V/F, F/V转换器，具有精度高、线性度高、温度系数低、功耗低、动态范围宽等一系列优点，目前已广泛地应用于数据采集、自动控制和数字化及智能化测量仪器中。
集成V/F、F/V转换器大多采用恒流源复位型VFC电路作基本电路。
4.2.1 LM131系列LM131系列V /F与F/V转换器，包括LM131/LM131A, LM231/LM231A和LM331/LM331A几种型号，是电荷平衡型转换器。
其工作频率可达到100 kHz；最大线性度，工作频率f＝10 kHz时为0.01％，f＝100 kHz时为0. 014％（外增设运放OP）；低功耗，Vcc = 5 V时为15 mW；输出脉冲电平可与TTL、CMOS电路兼容。
图4.2.4所示为LM331和运放A (tcA741)构成的精密V /F转换电路。
图4.2.4 LM331 V/F转换电路电路中，LM331的阀值电压端加上比较电平Vth6= Vcc/2＝7.5V，7脚输入的比较电压由外输入信号vi经运放A及Ri、Cf构成的反相积分器产生。
当积分器输出电压v7≥v6 =Vth6时，芯片内单稳态定时电路中的R-S触发器置位，，电流开关SW把镜象电流源is接通1脚流出，对Cf反方向充电，使积分输出电压下降，v7＜Vth6 ，芯片内单稳态定时电路中的放大管T 截止，＋Vcc经Rt对Ct充电，vct上升，当时，R-S触发器复位，，电流开关SW把is短接到地，放电管T导通，Ct通过T快速放电，又对Cf正向充电，积分器输出电压正向线性增加，v7上升。
当时，R-S触发器又置位。
如此循环往复，在输出端3脚产生一个频率为fo的脉冲波。
图4.2.5所示为LM331和运放A构成的精密FVC电路。
电路中，运放A作缓冲级，并构成二阶有源滤波器，当工作频率f＞1 kHz时，纹波电压峰值小于5 mV，而且响应速度快。
图4.2.5 LM331精密FVC电路图4.2.6所示为LM331与单片微处理器构成的数字化测量仪中的数据处理及显示电路。
图4.2.6 LM331数据处理及显示电路由图可知，多路模拟开关4052、程控放大器OP及低通滤波器Ri , Ci，对传感器产生0～5 V的模拟输入信号进行预处理。
4052的八个通道，其中四个通道用于信号输入选通，而其中一个通道接地，另三个通道连接在一起，可以在程序控制下，实现测量时的自动去零及量程的自动转换，如三个通道分别接不同传感器产生的模拟信号，则可以实现多信号检测；八个通道中的另外四个通道与运放OP配合构成程控增益放大器，对小输入信号预放大。
阻容滤波器RLCL用于滤除微小的尖峰脉冲。
LM331实现模拟输入信号电压转换成频率变化的信号。
微处理器部分由单片微处理器CPU 8031、程序存贮器2732、可编程接口8155及缓冲器和显示器等组成。
电路中，采用计数法来测量LM331输出的频率信号。
8031芯片内的两个定时／计数器To和T1，置To为计数方式1，T1为定时方式1，定时时间为100 ms，溢出十次可获得1秒的定时，此刻T。
的计数值即为LM331输出的频率值。
微处理器把双字节二进制的计数又转换成5位BCD码，以便译码显示出待测的输入电压数值。
本系统的软件应包括测频，V/F转换非线性补偿、数据的转换及显示等模块。
4.2.2 AD650AD650是单片集成电荷平衡型V /F及F/V转换器。
其工作频率f可达到1 MHz，具有输出连续跟踪输入、线性好的特点。
最大线性度，f=10 kHz时为0.002％，f=100 kHz时为0.005％，f=1 MHz时为0.07％。
输入失调可调整至零，输出可与CMOS和TTL电平兼容。
图4.2.9所示为各类型输入电压时的AD650 VFC电路。
三个电路中的AD650芯片，除2～4脚外，其余各引脚外围电路接法完全相同。
其中，图(a)为单极性正输入电压电路，与图2-4-14原理电路一样，正输入电压经积分电阻加到积分运放A1的反相输入端3脚，A1的同相输入端2脚接模拟地，由信号源提供积分电流来驱动AD650 0双极性失调电流调整端4脚不用，悬空。
图(b)为单极性负输入电压电路，负输入电压加到积分器A1同相输入端，因A1两输入端“虚短”，故积分电流是通过R1、R3从模拟地（信号源正极）取出。
4端不用，悬空。
电路工作原理与图(a)基本相同，外围元件参数选择原则亦相同。
图(c )为双极性（士5V）输入电压电路。
双极性输入电压经积分电阻加到A1的反相输入端，同相输入端2脚接10 kΩ电阻到模拟地。
4脚外接1. 24 kΩ的电阻到负电源端5脚，可得到标称值为0. 5 mA (10％)的偏移电流源，使2脚得到的偏移电压。
因A1两输入端“虚短”，即3脚电压，所以当输入信号时，积分电流。
电路工作原理与图2-4-14所示原理电路相同。
图4.2.9 各类型输入电压时的AD650 VFC电路图4.2.10所示为AD650 FVC电路。
图4.2.10 AD650 FVC电路负极性频率信号经微分网络Cd和Rd后从比较器A2的反相输入端9脚输入，当负脉冲到，其前沿产生负向尖脉冲，使vo＜Vth＝一0. 6 V ，比较器输出变高电平，触发单稳态电路进入暂稳定状态，输出高电平，使电流开关SW与积分器A1的反相输入端相接，恒流源is置入A1的反相输入端，对积分电容CINT充电，同时有漏电流流经R1和R3，积分输出电压vo线性上升，单稳态电路结束暂稳定状态，回到稳定状态后，CINT对R1、R3慢放电。
下一个负脉冲到，电路又重复上述过程。
可见，输出电压vo的平均值与输入负脉冲的频率成正比，实现频率一电压转换功能。
附件EEWORLD提示：为减少服务器的压力，请尽量不要使用迅雷等下载软件。
1.jpg (43.89 KB)2011-8-4 12:092.jpg (6.81 KB)2011-8-4 12:093.jpg (27.29 KB)2011-8-4 12:094.jpg (31.13 KB)2011-8-4 12:095.jpg (36.53 KB)2011-8-4 12:096.jpg (33.13 KB)2011-8-4 12:097.jpg (48.09 KB)2011-8-4 12:098.jpg (2.81 KB)2011-8-4 12:099.jpg (3.47 KB)2011-8-4 12:09 10.jpg (2.92 KB)2011-8-4 12:0911.jpg (3.1 KB)2011-8-4 12:0912.jpg (1.99 KB)2011-8-4 12:0913.jpg (48.66 KB)2011-8-4 12:0914.jpg (52.57 KB)2011-8-4 12:0915.jpg (1.45 KB)2011-8-4 12:0916.jpg (4.24 KB)2011-8-4 12:0917.jpg (1.45 KB)2011-8-4 12:0918.jpg (40.79 KB)2011-8-4 12:09TOP↑电压一频率变换电路（VFC）能把输入信号电压变换成相应的频率信号，即它的输出信号频率与输入信号电压值成比例，故又称之为电压控制振荡器（VCO）。