电压频率转换电路
基于LM331频率电压转换器电路设计
基于LM331频率电压转换器电路设计LM331基本上是从国家半导体精密电压频率转换器。
该集成电路具有手像应用模拟到数字的转换，长期一体化，电压频率转换，频率电压转换。
宽动态范围和出色的线性度，使适合上述应用的IC，这里的LM331作为电压转换器转换成一个成比例的电压，这是非常线性的输入频率与输入频率的频率有线。
电压转换的频率达到差分输入频率使用电容C3和电阻R7，和由此产生的脉冲序列喂养的PIN6的IC(阈值)。
在PIN6负由此产生的脉冲序列的边缘，使得内建说明LM331基本上是从国家半导体精密电压频率转换器。
该集成电路具有手像应用模拟到数字的转换，长期一体化，电压频率转换，频率电压转换。
宽动态范围和出色的线性度，使适合上述应用的IC，这里的LM331作为电压转换器转换成一个成比例的电压，这是非常线性的输入频率与输入频率的频率有线。
电压转换的频率达到差分输入频率使用电容C3和电阻R7，和由此产生的脉冲序列喂养的PIN6的IC(阈值)。
在PIN6负由此产生的脉冲序列的边缘，使得内建的比较器电路，触发定时器电路。
在任何时刻，电流流过的电流输出引脚(引脚6)将输入频)的值成正比。
因此，输入频率(FIN)成正比的电压(VOUT)率和定时元件(R1和C1将可在负载电阻R4 。
电路图注意事项该电路可组装在一个VERO板上。
我用15V直流电源电压(+ VS)，同时测试电路。
LM331可从5至30V DC之间的任何操作。
R3的值取决于电源电压和方程是R3 =(VS - 2V)/(2毫安)。
根据公式，VS = 15V，R3 = 68K。
输出电压取决于方程，VOUT =((R4)/(R5 + R6))* R1C1 * 2.09V *翅。
壶R6可用于校准电路。
三.电压—频率转换电路实验报告——MultiSim仿真
电压/频率转换电路一、设计任务与要求①将输入的直流电压转换成与之对应的频率信号。
二、方案设计与论证电压-频率转换电路（VFC）的功能是将输入直流电压转换成频率与其数值成正比的输出电压，故也称为电压控制振荡电路（VCO），简称压控振荡电路。
通常，它的输出是矩形波。
方案一、电荷平衡式电路：如图所示为电荷平衡式电压-频率转换电路的原理框图。
电路组成：积分器和滞回比较器，S为电子开关，受输出电压uO的控制。
设uI<0，；uO的高电平为UOH，uO的低电平为UOL；当uO=UOH时，S闭合，当uO=UOL时，S断开。
当uO=UOL时，S断开，积分器对输入电流iI积分，且iI=uI/R，uO1随时间逐渐上升；当增大到一定数值时，从UOL跃变为UOH，使S闭合，积分器对恒流源电流I与iI的差值积分，且I与iI的差值近似为I，uO1随时间下降；因为，所以uO1下降速度远大于其上升速度；当uO1减小到一定数值时，uO从UOH跃变为UOL回到初态，电路重复上述过程，产生自激振荡，波形如图(b)所示。
由于T1>>T2，振荡周期T≈T1。
uI数值愈大，T1愈小，振荡频率f愈高，因此实现了电压-频率转换，或者说实现了压控振荡。
电荷平衡式电路：电流源I对电容C在很短时间内放电的电荷量等于iI在较长时间内充电的电荷量。
方案二、复位式电路：电路组成：复位式电压-频率转换电路的原理框图如图所示，电路由积分器和单限比较器组成，S为模拟电路开关，可由三极管或场效应管组成。
工作原理：设输出电压uO为高电平UOH时S断开，uO为低电平UOL时S闭合。
当电源接通后，由于电容C上电压为零，即uO1=0，使uO=UOH，S断开，积分器对uI积分，uO1逐渐减小；一旦uO1过基准电压UREF，uO将从UOH跃变为UOL，导致S闭合，使C迅速放电至零，即uO1=0，从而uO将从UOL跃变为UOH，；S又断开，重复上述过程，电路产生自激振荡，波形如图（b）所示。
i_v变换电路
由运放组成的V-I、I-V转换电路1、 0－5V/0－10mA的V/I变换电路图1是由运放和阻容等元件组成的V/I变换电路，能将0—5V的直流电压信号线性地转换成0－10mA的电流信号，A1是比较器．A3是电压跟随器，构成负反馈回路，输入电压Vi与反馈电压Vf比较，在比较器A1的输出端得到输出电压VL，V1控制运放A1的输出电压V2，从而改变晶体管T1的输出电流IL而输出电流IL又影响反馈电压Vf，达到跟踪输入电压Vi的目的。
输出电流IL的大小可通过下式计算：IL＝Vf/(Rw+R7)，由于负反馈的作用使Vi=Vf，因此IL＝Vi/(Rw+R7)，当Rw+R7取值为500Ω时,可实现0－5V/0－10mA的V/I转换，如果所选用器件的性能参数比较稳定，运故A1、A2的放大倍数较大，那么这种电路的转换精度，一般能够达到较高的要求。
2、 0－10V/0－10mA的V/I变换电路图2中Vf是输出电流IL流过电阻Rf产生的反馈电压，即V1与V2两点之间的电压差，此信号经电阻R3、R4加到运放A1的两个输入端Vp与Vn，反馈电压Vf=V1－V2，对于运放A1，有VN＝Vp；Vp＝V1/(R2+R3)×R2，VN＝V2＋(Vi-V2)×R4/(R1+R4)，所以V1/(R2+R3)×R2＝V2＋(Vi-V2)×R4/(R1+R4)，依据Vf＝V1-V2及上式可推导出：若式中R1＝R2＝100kΩ，R1＝R4=20kΩ，则有：Vf×R1＝Vi×R4，得出：Vf＝R4/R1×Vi＝1/5Vi，如果忽略流过反馈回路R3、R4的电流，则有：IL＝Vf/Rf＝Vi/5Rf，由此可以看出．当运放的开环增益足够大时，输出电流IL与输入电压Vi满足线性关系，而且关系式中只与反馈电阻Rf的阻值有关．显然，当Rf ＝200Ω时，此电路能实现0－10v/0－10mA的V/I变换。
信号转换电路IV-频率电压转换电路资料
（2）ui >0，uC负向增加， uC≤U2时，比较器输出uo由负向限幅电压突变为正向限
幅电压，V导通，电容C通过R3放电，积分器输出迅速回升。 uo通过正反馈电路使比 较器同相端电压up突变为U1。
（3）当积分器输出回升到uC≥U1时，比较器输出又由正向限幅电压突变为负向限幅 电压，V又处于截止状态，同时up恢复为U2，积分器重新开始积分。
约 10mV t
t
2020/9/24
u单i >稳u态6，定输时入器比输较出器端输Q出为高高电电平平，，
V精导密通电，流u源o=输Uo出L≈电0V流，is开对关CLS充闭电合，，
u内电6逐放，渐电Ct电上管压升截上。止升与，。引电脚源5U相经连Rt的对芯Ct充片
u时s=器u输Ct出≥2端UQ/3为时低，电单平稳，态V定截 止， uo = UoH = +E，电流 开关S断开， CL通过RL放电， 使u6下降。 Ct通过芯片内放 电管快速放电到零。 当冲周u6期≤，ui时如，此又循开环始，第输二出个端脉便 输出脉冲信号。
8
集成V/F转换器——LM131
+U 8
1 整个周期内，RL 在消耗电荷 2 恒流源提供电荷 （充电）的时间由 CL 单稳触发器的暂态 决定 3 电荷平衡（电源 提供的电荷量等于 电阻消耗的电荷量）
精密 电流源
电流 输出 1
电流 开关
RL
2
基准
电压
1.9V
- 基准 比较
+器
iS
uo
频率 3 驱动 V RS 输出
5
二、电荷平衡型
在一个周期T=t0+t1中，积分电容 充电电荷量与放电的电荷量相等，
即i×T= Is×t0
AD7740电压频率转换
3V/5V 低功耗同步电压频率变换芯片AD7740电压频率转换器VFC （Voltage Frequency Converter ）是另一种实现模数转换功能的器件，将模拟电压量变换为脉冲信号，该输出脉冲信号的频率与输入电压的大小成正比发布日期:2006-01-02 作者:许 柯 秦建军 张 厚 来源:国外电子元器件摘要：AD7740 是一种CMOS 型低功耗单通道单终端同步电压频率转换芯片，它具有缓冲和非缓冲两种模式。
工作范围宽，对外部元件要求小，输出频率准确，无须调整或校准。
可广泛用于各种A/D 转换系统，并可以和AD22100S 温度传感器构成数字式环境温度指示器等电路。
文中介绍了AD7740的结构、特点、功能、原理和几种典型的应用电路。
1 概述AD7740是一种低成本的超小型同步电压频率转换芯片（VFC ），该芯片的工作电压范围是3.0～3.6或者4.75～5.25V ；工作电流为0.9mA 。
AD7740有8脚SOT-23和8脚小型SOIC 两种封装形式。
体积小、成本低和易于使用是该芯片的主要设计思想。
该芯片还在内部集成有2.5V 带隙基准，用户也可使用外部基准，其外部基准最大力VDD 。
AD7740芯片的输出频率和CLKIN 时钟信号同步。
时钟信号可由附加的外部晶体振荡器（或谐振器）产生，也可由CMOS 兼容的时钟信号源提供。
AD7740的满刻度输入频率为1MHz 。
当模拟信号由0V 到VREF 变化时，AD7740的输出频率可在10%-90%fCLKIN 之间变化。
在缓冲模式下，该芯片的输入阻抗非常高。
此时其VIN 脚的输入电压为0.1V ～VDD-0.2V 。
在非缓冲模式下，VIN 脚的输入电压允许值为-0.15～VDD+0.15V 。
两种模式可通过BUF 脚相互转换。
AD7740（Y 等级）的工作温度范围是-40～+105℃。
AD7740（K 等级）的工作温度范围是0～85℃。
另外，AD7740还有如下特点：●内含单通道单终端两步电压频率转换器；●采用8脚SOT-23和8脚小型SOIC 两种封装；●内含2.5V 基准电压；●REFIN 端的电压基准额定范围是2.5V ～VDD ；●最大输入频率为1MHz ；●具有可选非缓冲输入和高阻抗缓冲输入；●在非缓冲模式下，AD7740的工作电压是3.0～3.6V或者4.75～5.25V，工作电流是0.9mA，最低功耗为3mW（典型值）；●双极工作时，模拟输入可以降低到-150mV以下；●对外部元件要求较小，不需要外接电阻电容来设置输出频率，满刻度输出频率由一个晶体或者时钟来决定，也不需要调整和校准；●具有自动断电功能；●无须电荷泵即可实现真正的-150mV能力。
V_F转换电路
V/F转换器LM331在AD转换电路中的应用数据的采集与处理广泛地应用在自动化领域中,由于应用的场合不同,对数据采集与处理所要求的硬件也不相同.在控制过程中,有时要对几个模拟信号进行采集与处理,这些信号的采集与处理对速度要求不太高,一般采用AD574或ADC0809等芯片组成的A/D转换电路来实现信号的采集与模数转换，而AD574 和ADC0809等A/D转换器价格较贵，线路复杂,从而提高了产品价格和项目的费用.在本文中,从实际应用出发,给出了一种应用V/F转换器LM331芯片组成的A/D转换电路，V/F转换器LM331芯片能够把电压信号转换为频率信号，而且线性度好，通过计算机处理，再把频率信号转换为数字信号，就完成了A/D转换。
它与AD574等电路相比，具有接线简单，价格低廉，转换精度高等特点，而且LM331芯片在转换过程中不需要软件程序驱动，这与AD574等需要软件程序控制的A/D转换电路相比，使用起来方便了许多。
一. 芯片简介LM331是美国NS公司生产的性能价格比比较高的集成芯片。
它是当前最简单的一种高精度V/F转换器、A/D转换器、线性频率调制解调、长时间积分器以及其它相关的器件。
LM331为双列直插式8引脚芯片，其引脚框图如图1所示。
图1 LM331逻辑框图LM331 各引脚功能说明如下:脚1 为脉冲电流输出端,内部相当于脉冲恒流源,脉冲宽度与内部单稳态电路相同;脚2 为输出端脉冲电流幅度调节,RS 越小,输出电流越大;脚3 为脉冲电压输出端,OC 门结构,输出脉冲宽度及相位同单稳态,不用时可悬空或接地;脚4 为地;脚5 为单稳态外接定时时间常数RC ;脚6 为单稳态触发脉冲输入端,低于脚7 电压触发有效,要求输入负脉冲宽度小于单稳态输出脉冲宽度Tw ;脚7 为比较器基准电压,用于设置输入脉冲的有效触发电平高低;脚8 为电源Vcc , 正常工作电压范围为4～40V。
线性度好, 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;变换精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,并且容易保证转换精度。
电源转换电路原理
电源转换电路原理
电源转换电路是一种将一种电源的特性转换为另一种电源特
性的电路。
其原理基于电能的转换和调节，通过将输入电源的
电压、电流、频率或波形进行变换，得到符合输出设备要求的
电源特性。
常见的电源转换电路包括直流电源转换、交流电源转换和高
频电源转换。
直流电源转换电路的原理是通过变压器、整流电路、滤波电
路和稳压电路等组成。
首先，将AC（交流）电源转换为高频交流电源或直接使用DC（直流）电源；然后，使用整流电路将交流转换为直流；接着，通过滤波电路去除残余的交流成分；最后，使用稳压电路保持输出电压稳定。
交流电源转换电路的原理是通过变压器、整流电路、滤波电路、逆变电路和稳压电路等组成。
首先，使用变压器将输入电
源的电压变换到合适的值；然后，使用整流电路将交流电源转
换为直流电源；接着，通过滤波电路去除交流成分；最后，使
用逆变电路将直流电源转换为需要的交流电源。
高频电源转换电路的原理是通过高频开关器件（如MOSFET）和高频变压器等组成。
通过高频开关器件将输入电源转换为高
频交流电源，然后通过高频变压器将电压变换到合适的值，最
后使用整流电路和滤波电路得到稳定的输出电源。
总之，电源转换电路的原理是通过变换、调节和滤波等操作，将输入电源的特性转换为符合输出设备要求的电源特性。
不同
类型的电源转换电路根据具体需求选择不同的原理和组成部分，以满足不同设备的电源需求。
频率转电压电路
频率转电压电路频率转电压电路是一种将输入信号的频率转换为相应输出电压的电路。
它被广泛应用于信号处理、传感器测量、通信系统等领域。
本文将介绍频率转电压电路的工作原理、应用以及一些常见的设计方法。
一、工作原理频率转电压电路的工作原理基于频率-电压转换的原理。
当输入信号的频率改变时，电路会相应地产生不同的输出电压。
这种转换通常通过频率-电压转换器来实现，其中包括一个比较器、一个积分器和一个反馈网络。
在频率转电压电路中，输入信号首先经过一个比较器。
比较器将输入信号与一个固定的参考信号进行比较，产生一个脉冲宽度与输入信号频率成正比的方波信号。
然后，这个方波信号经过一个积分器，将其转换为一个与输入信号频率成正比的直流电压。
最后，通过一个反馈网络将这个直流电压反馈给比较器，以调整比较器的阈值，使输出电压与输入信号频率成正比。
二、应用领域频率转电压电路在许多领域都有广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：1. 传感器测量：频率转电压电路常用于将传感器输出的频率信号转换为与被测量物理量成正比的电压信号。
例如，将旋转速度传感器输出的旋转频率转换为与转速成正比的电压信号。
2. 信号处理：频率转电压电路在信号处理中起到了重要的作用。
例如，将音频信号转换为与音调成正比的电压信号，用于音乐合成或音频分析。
3. 通信系统：频率转电压电路在通信系统中常用于频率解调。
例如，将调频广播信号转换为与声音频率成正比的电压信号，以恢复原始音频。
4. 自动控制：频率转电压电路可以用于自动控制系统中的反馈环路。
通过将频率转换为电压信号，并与设定值进行比较，可以实现对被控对象的控制。
三、设计方法设计频率转电压电路时，需要考虑以下几个关键因素：1. 参考信号：选择适当的参考信号对于电路的性能至关重要。
参考信号的频率应覆盖所需转换的频率范围，并且应稳定且准确。
2. 反馈网络：反馈网络用于将转换后的直流电压反馈给比较器，以调整比较器的阈值。
反馈网络的设计应根据具体的应用需求进行。
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3.3 电压/频率转换电路
一、实验目的
（1）掌握用仿真软件模拟测试分析电压/频率转化电路。
（2）学习电压/频率转换电路，了解电路的工作原理。
（3）学习电路参数的调整。
二、实验原理和电路
电压频率转换电路的功能是将输入直流电压转换成频率与其数值成比例的输出电压，故称为电压控制电路，简称为压控振荡器电路。
可以认为电压频率转换电路是一种模拟量到数字量的转换电路。
它广泛应用于模拟数字信号的转换、调频、遥测、遥感等各种设备中。
其电路形式很多，如由运算放大器构成的VCF ，或者是集成芯片构成的VFC 等。
本实验流程框图如下所示
根据框图，用两个运算器分别组成积分器和比较器，得到电压频率转换电路如下仿真图所示：
可得A1的反相输入端与同相输入端的电位几乎相等，即
4
34
i R V V V R R -+==
+ （3.3-1） 代入值得 1
2
i V V V -+== （3.3-2）
运算放大器A2与R6，R7构成滞回比较器，当它的输出电压为低电平时，三极管截止，此时积分电路中电容充电的电流为 1
i c V V I R -
-=
（3.3-3） 将式（3.3-2）代入（3.3-3）得 1
2i
c V I R =
电容充电时，V01逐渐下降。
当它下降到6
010267
R V V R R =-
+时，比较器发生跳转，
使得V02变成高电平，此时三极管饱和导通，电容放电，放电电流为
2'112
R i c R V V V I I I R R --
-=-≈
-
代入以上各式得 '1
2i
c V I R ≈-
（3.3-6） 电容放电时，V01将逐渐上升，当上升到 6
010267
R V V R R =+时，比较器发生跳转，
电容开始充电，如此反复。
/4
6010267110
1
224
T i i
R V V T
V V dt R R C
R R C ==
=+⎰
可得振荡频率为 676702
18i
R R V f T R R C V +=
=
可知电阻与电容保持不变时，频率与控制电压的大小成正比。
三、实验内容和步骤
(一)计算机仿真部分 （1）按下图连接好电路，其中输入电压改用2k Ω电阻与10k Ω电位器串联至12V 直流分压得到，通过调节可得所需Vi 的大小。
（2）调节电位器属性框通过A 键与组合shift+A 控制Vi 的大小。
（3）开始仿真，测量输出电压V01与V02的值，调节电位器，改变控制电压Vi ，测量三极管基极与集电极的电压Vb 与Vc 和振荡周期T 与控制电压Vi 的关系T=F(Vi)填入表3.3-1. 四、实验结果
Vi/V 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6
T/ms 69.867 59.645 49.254 44.570 36.834 32.945 29.948 27.044 25.103 Vb 10.734 10.734 10.734 10.734 10.734 10.734 10.734 10.734 10.734
Vc 1.042 1.214 1.470 1.669 1.947 2.140
2.396 2.653 2.853
01
V/V 3.478 02
V/
V
10.734 V01、V02输出波形：
Vb、Vc的波形及测量：。