הסבר על מעגלי ממיר מתח תדרים פשוטים

מעגל ממיר מתח לתדר ממיר מתח כניסה משתנה באופן יחסי לתדר מוצא משתנה באופן יחסי.

התכנון הראשון הוא שימוש ב- IC VFC32 שהוא מכשיר ממיר מתח לתדרים מתקדם מבית BURR-BROWN שתוכנן במיוחד כדי לייצר תגובת תדרים פרופורציונאלית במיוחד למתח הכניסה המוזן עבור יישום מעגל מתח ממיר לתדרים.

כיצד מתפקד המכשיר

אם מתח הכניסה משתנה, תדר המוצא עוקב אחרי זה ומשתנה באופן פרופורציונלי עם מידת דיוק רבה.

הפלט של ה- IC הוא בצורת טרנזיסטור אספן פתוח, אשר פשוט זקוק לנגר משיכה חיצוני המחובר למקור 5V כדי להפוך את הפלט לתואם לכל התקני CMOS, TTL ו- MCU סטנדרטיים.

ניתן לצפות שתפוקת ה- IC הזו תהיה חסינה מאוד מרעשים ובליניאריות מעולה.

טווח המידה בקנה מידה מלא של המרת פלט נקבע עם הכללת נגד וקבל חיצוניים, אשר עשויים להיות ממדיים לרכישת טווח תגובה רחב למדי.

התכונות העיקריות של VFC32

המכשיר VFC32 מצויד גם בתכונה של עבודה בצורה הפוכה, כלומר הוא יכול להיות מוגדר לעבוד כמו גם ממיר תדרים למתח, בדיוק ויעילות דומים. נדון בנושא זה במאמרנו הבא בפירוט.

ניתן לרכוש את ה- IC בחבילות שונות, בהתאם להתאמה לצורך היישום שלך.

האיור הראשון שלהלן מתאר תצורת מעגל ממיר למתח תדרים רגיל שבו R1 משמש להגדרת טווח הזיהוי של מתח הכניסה.

הפעלת זיהוי קנה מידה מלא

ניתן לבחור נגד 40k לקבלת זיהוי קלט בקנה מידה 0 עד 10 וולט, ניתן להשיג טווחים אחרים על ידי פתרון הנוסחה הבאה:

R1 = Vfs / 0.25mA

רצוי ש- R1 חייב להיות מסוג MFR להבטחת יציבות משופרת. על ידי התאמת הערך של R1 ניתן לקצץ את טווח מתח הכניסה הזמין.

להשגת פלט מתכוונן פלט FSD C1 שהערך שלו יכול להיבחר כראוי להקצאת כל טווח המרת תדרי פלט רצוי, כאן באיור זה נבחר לתת סולם של 0 עד 10 קילוהרץ לטווח קלט של 0 עד 10V.

עם זאת, יש לציין כי האיכות של C1 עשויה להשפיע ישירות או להשפיע על לינאריות הפלט או על הדיוק, לכן מומלץ להשתמש בקבל באיכות גבוהה. טנטלום אולי הופך להיות מועמד טוב לסוג זה של יישומים.

לטווחים גבוהים יותר בסדר גודל של 200kHz ומעלה, ניתן לבחור בקבלים גדולים יותר עבור C1, בעוד ש- R1 עשוי להיות קבוע ב- 20k.

הקבל C2 המשויך אינו בהכרח משפיע על תפקודו של C1, אולם הערך של C2 אינו חייב לחצות גבול נתון. אין להוריד את הערך עבור C2 כפי שמוצג באיור למטה, אם כי הגדלת ערכו מעל זה עשויה להיות בסדר

פלט תדרים

פינוי התדר של ה- IC מוגדר באופן פנימי כטרנזיסטור אספן פתוח, כלומר שלב המוצא המחובר לסיכה זו יחווה רק תגובת מתח / זרם שוקע (לוגית נמוכה) עבור המרת המתח להמרה לתדרים.

על מנת לקבל תגובת לוגיקה מתחלפת במקום רק תגובת 'זרם שוקע' (נמוך לוגיקה) מהפינואוט הזה, עלינו לחבר נגד נגד משיכה חיצוני עם אספקת 5V כפי שמצוין בתרשים השני לעיל.

זה מבטיח תגובה לוגית משתנה לסירוגין גבוהה / נמוכה בתגובה זו עבור שלב המעגל החיצוני המחובר.

יישומים אפשריים

ניתן להשתמש במעגל ממיר מתח המתח להסברים עבור יישומים ספציפיים למשתמשים ויכול להיות מותאם אישית לכל דרישה רלוונטית. יישום כזה יכול להיות להכנת מד כוח דיגיטלי להקלטת צריכת החשמל בעומס נתון.

הרעיון הוא לחבר נגד חישת זרם בסדרה עם העומס המדובר ואז לשלב את הצטברות הזרם המתפתח על פני הנגד הזה עם המתח המוסבר לעיל למעגל ממיר התדרים.

מכיוון שהזרם המצטבר על ידי הנגד לחישה יהיה פרופורציונאלי לצריכת העומס, נתונים אלה יומרו במדויק וביחס לתדר על ידי המעגל המוסבר.

ניתן לשלב את המרת התדרים במעגל דלפק תדרים IC 4033 להשגת קריאה מכוילת דיגיטלית של צריכת העומס, וניתן לאחסן זאת להערכה עתידית.

באדיבות: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/vfc32.pdf

2) שימוש ב- IC 4151

המעגל הבא בתדר ביצועים גבוהים לממיר מתח בנוי סביב כמה רכיבים ומעגל מיתוג מבוסס IC. עם ערכי החלק המצוינים בתרשים, יחס ההמרה מושג בתגובה ליניארית של כ. 1%. כאשר מוחל מתח כניסה מ- 0 V-10 V הוא הופך לגודל יחסי של 0 עד 10 קילו-הרץ מתח יציאת גל מרובע.

באמצעות הפוטנציומטר P1, ניתן לשנות את המעגל כדי להבטיח שמתח כניסה של 0 וולט מייצר תדר יציאה של 0 הרץ. הרכיבים האחראים על קיבוע טווח התדרים הם נגדים R2, R3, R5, P1 יחד עם הקבל C2.

אם משתמשים ביישום הנוסחאות המוצגות להלן, ניתן לשנות את היחס בין המתח להמרה לתדרים על מנת שהמעגל יעבוד היטב עבור מספר יישומים ייחודיים.

בעת קביעת המוצר של T = 1.1.R3.C2 עליכם לוודא שזה תמיד מתחת למחצית מתקופת הפלט המינימלית, כלומר דופק הפלט החיובי צריך להיות תמיד מינימלי כל עוד הדופק השלילי.

f0 / Win = [0.486. (R5 + P1) / R2. R3. C2]. [kHz / V]

T = 1.1. R3. C2