Bộ chuyển đổi tần số sang điện áp

Bộ chuyển đổi tần số sang điện áp

Dưới đây là bộ chuyển đổi tần số sang điện áp rất đơn giản và chi phí thấp dựa trên IC TC9400 từ Microchip. TC9400 được kết nối như bộ biến đổi điện áp thành tần số hoặc bộ biến tần thành điện áp và nó cần các thành phần bên ngoài. Các khối chức năng bên trong TC9400 bao gồm opamp tích hợp, mạch trễ 3uS, mạch một xung, mạch điều khiển xả sạc. Mạch được ứng dụng trong mạch điện tử như máy đo tần số, máy đo tốc độ, máy đo tốc độ, bộ giải mã FM, v.v.

Sơ đồ mạch

Trong mạch được hiển thị ở trên, TC9400 là bộ chuyển đổi F sang V hoạt động ở một nguồn cung cấp duy nhất. Mạch tạo ra một điện áp đầu ra tỷ lệ với tần số đầu vào. Tần số đầu vào được đưa vào chân 11 (đầu vào không đảo của bộ so sánh bên trong). Để ngắt bộ so sánh, biên độ của tần số đầu vào phải lớn hơn +/- 200mV. Ở mức này, mạch sẽ không hoạt động.

Bất cứ khi nào tín hiệu đầu vào đến chân 11 của IC1 đi từ 0 đến chiều âm thì đầu ra của bộ so sánh bên trong sẽ ở mức thấp. Mạch trễ 3uS cho phép mạch nạp / xả Cref sau 3uS và sau đó kết nối Cref với điện áp tham chiếu sạc cho tụ Cint một lượng điện áp cụ thể. Trong nguồn cung cấp điện áp tham chiếu để phân biệt sự khác nhau giữa chân 2 và 7 của TC9400. Mỗi khi dạng sóng tần số đầu vào đi từ 0 về chiều dương, đầu ra của bộ so sánh bên trong sẽ tăng cao và điều này vô hiệu hóa mạch sạc / xả C gây nên hiện tượng ngắn mạch trên C ref dẫn. Điện áp trên tụ Cint được giữ lại vì điện trở Rint = 1M quá cao làm cho tụ không phóng điện được. Khi đó điện áp trên C int là điện áp đầu ra. Độ lệch điện trở R được sử dụng để đặt dòng điện phân cực của IC.

Mạng phân chia điện áp bao gồm R6 và R7 đảm bảo rằng ngưỡng đầu vào luôn theo dõi điện áp cung cấp. Mạch kẹp sử dụng diode D2 ngăn không cho đầu vào đi quá âm để bật bộ so sánh bên trong.

TC9400 có thể nhận tín hiệu của bất kỳ tần số nào ở đầu vào của nó. Về mặt thực tế, để hoạt động đúng của mạch này, nửa dương của tín hiệu đầu vào phải có độ rộng xung tối thiểu 5uS và đối với nửa âm thì nó phải lớn hơn hoặc bằng 5uS.

Sử dụng biến trở để điều chỉnh làm cho điện áp bù ở đầu ra đạt 0V mà không cần sử dụng  tần số đầu vào. Nếu bạn có bộ tạo chức năng, hãy đặt đầu vào tần số thành 10KHz và điều chỉnh giá trị của Cref để có được khoảng 2,5 đến 3V ở đầu ra. Việc điều chỉnh này giúp cho tần số đầu vào tối đa là 10KHz.

Ghi chú

-Lắp ráp mạch trên PCB

-Cấp nguồn cho mạch trong khoảng điện áp từ 10 đến 15V DC.

-R3 điều chỉnh điện áp bù.

-Trong mạch D1 giúp đầu vào đảo ngược của bộ so sánh bên trong được có điện áp tham chiếu đạt đến 6.2V. Vì vậy, biên độ tín hiệu đầu vào phải nằm trong khoảng từ 4V đến điện áp cung cấp (V +).

-Điện áp đầu ra cũng được tham chiếu đến 6.2V

-Điện áp đầu ra và tần số đầu vào của bộ biến đổi F thành V  có mối quan hệ thông qua phương trình

Vout = Vref x Cref x F

Trong đó :

+ Vout là điện áp đầu ra

+ F in là tần số đầu vào.

-TC9400 phải có đế IC.