电压频率转换器设计(含电路图)
电压+频率转换器BG382的原理及应用
电压/频率转换器BG382的原理及应用1 概述在利用单片机设计的自动测量和控制系统中，经常要将电压信号转换为频率信号或将频率信号转换成电压信号。
这里要介绍的V/F和F/V转换器件BG382就可实现电压和频率的相互转换，而且具有较高的精度、线性和积分输入特性，利用它可以抑制串扰干扰。
如果将其输出的信号调制成射频信号或光脉冲，还可在不受电磁影响的情况下进行无线或光纤等远距离通信传输。
2 BG382的封装及引脚图1所示是BG382的外型封装形式。
其引脚及功能如表1所列。
表1 BG382的引脚功能3 BG382的V/F和F/V转换3．1 V/F转换电路图2所示是由BG382组成的简单V/F变换器，其输入为10mV~10V，输出为10Hz~1 0kHz，满刻度线性精度的典型值为±0.5%。
影响上面电路线性精度的原因是恒流源1端的电压会随输入端输入电压的变化而变化，从而使恒流源的性能变差，Io约为137μA。
如果输入电压由10mV变为10V，由此所引起的Io变化约为1μA，即对Io的影响为1/137。
而Io的变化将影响输出频率的变化，从而使线性精度的曲线上端向上翘；另外，由于集成电路内比较器的输入端，即6、7脚存在失调现象，影响了线性精度的低端；同时由于比较器的增益较低，也影响了其灵敏度，增大了误差。
以上电路仅适用于精度要求不高方面的应用，图3所示是由BG382组成的高精度V/F 转换电路，其精度可达±0.05%，该电路采用了由运放BG305和积分电容C1组成的有源积分电路，这个积分电路将负载输入电压变为正斜坡电压，当积分器输出达到BG382 内部比较器的比较电平时，单稳电路被触发，恒流源的电流Io从1端流出，使积分器的输出急剧下降，单稳输出结束时，斜坡输出电压上升，重复以上转换周期。
由于信号从运算放大器的反相端输入，因此要求输入信号为负值，如果信号从运算放大器同相端输入，则输入信号应为正。
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。
电压频率转换器
MT-028指南电压频率转换器作者：Walt Kester和James Bryant简介电压频率转换器(VFC)是一种振荡器，其频率与控制电压成线性比例关系。
VFC/计数器ADC采用单芯片，无失码，可对噪声积分，功耗极低。
该器件很适合遥测应用，因为VFC小巧、便宜且功耗低，可以安装在实验对象（患者、野生动物、炮弹等等）上，并通过遥测链路与计数器通信，如图1所示。
CIRCUIT IS IDEAL FOR TELEMETRY图1：用电压频率转换器(VFC)和频率计数器实现低成本、多功能、高分辨率ADC常见的VFC架构有两种：电流导引多谐振荡器VFC和电荷平衡VFC（参考文献1）。
电荷平衡VFC可采用异步或同步（时钟控制）形式。
VFO（可变频率振荡器）架构种类更多，包括无处不在的555计时器，但VFC的主要特性是线性度——而极少VFO具有高线性度。
电流导引多谐振荡器VFC其实是电流频率转换器而非VFC，但如图2所示，实际电路的输入端总是包含电压电流转换器。
工作原理很简单：电流使电容放电，直至到达阈值，当电容引脚翻转时，半周期重复进行。
电容两端的波形是线性三角波，但相对于地的任一引脚上的波形都是更复杂的波形，如图所示。
图2：电流导引VFC此类型的实际VFC具有约14位的线性度和同等的稳定性，当然也可用于具有更高分辨率而无失码的ADC中。
性能限制由比较器阈值噪声、阈值温度系数、电容（一般是分立元件）稳定性和电介质吸收(DA)决定。
图中所示的比较器/基准电压源结构比使用的实际电路更能代表所执行的功能，后者更多地与开关电路集成，相应也更难分析。
此类VFC简单、便宜且功耗低，大多数采用广泛电源电压运行，因此非常适合低成本中等精度ADC和数据遥测应用。
图3所示的电荷平衡VFC更复杂，对电源电压和电流的要求更高，也更精确。
它能提供16至18位线性度。
图3：电荷平衡电压频率转换器(VFC)积分器电容通过信号充电，如图3所示。
电压频率(VF)变换器.
输入电压Vi越大，积分电流Vi/R1就越大， 运放的输出电压上升越快，555定时器输出 方波频率越高。经分析，输出频率的公式 为：
f=Vi/10R1C1
实验元器件：
集成运放 μA741 1片
集成定时器 NE555 1片
电阻
100K 2只，15K 1只，10K 1只
电容
1000pF 1只， 33pF 1只
实验十 电压—频率（V/F）变换器
实验目的：
➢1.实现电压—频率的变换。
➢2.掌握电压—频率转换电路的工作原理和基 本特性。
实验原理：
由运算放大器555定时器组成的V/F变换器电路如下图 所示：
其工作原理是：
当555定时器输出近15伏时，3CJ1E截止， 运放输出完成积分运算，当运放的输出上升到 10伏时，555定时器输出变为低电平（0伏）， 3CJ1E开始导通，运放输出电压迅速下降；当 输出电压下降到5伏时，555定时器输出又变为 15伏（高电平），3CJ1E再次截止，运放的输 出电压又开始积分上升。如此反复，形成震荡。
场效应管 P736CJ 1只
实验思考题： 1. 列举555电路的其他应用？
电压频率转换器
辽宁工业大学模拟电子技术基础课程设计（论文）题目：电压/频率转换器院（系）：电子与信息工程学院专业班级：通信111学号： 110405003学生姓名：阚旋指导教师：（签字）起止时间：2013.7.1—2013.7.12课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程学院教研室：电子信息与工程f0的矩形脉冲，且。
（2）Vi变化范围：0~10。
（3）f0变化范围：0~10kHz。
（4）转换精度<1%。
设计要求：1 .分析设计要求，明确性能指标。
必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。
2 .确定合理的总体方案。
对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。
3 .设计各单元电路。
总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。
4.组成系统。
在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。
指导教师评语及成绩平时：论文质量：答辩：总成绩：指导教师签字：年月日注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要电压/频率变换器实质上是一种振荡频率随外加控制变换器。
其主要是通过输入电压控制输出频率，电压/频率变换电路的输出信号频率与输入电压成正比，所以在调频，锁扣，和模/数变换等许多领域中，得到了非常广泛的应用，电压/频率变换电路中的主要部分已经能集成在一块硅片上，这就为它的广泛应用创造了有利条件。
压控振荡器的应用十分广泛，若用方波作为控制电压，压控振荡器就是双频振荡器，能交替输出两种频率的波型，若用正弦交流电压作为控制电压，压控振荡器就成了调频振荡器，能输出抗干扰能力很强的调频波，上述各类信号波形以应用于各种智能测试设备和自动控制系统中。
电压/频率变换器还具有精度高，线性度高，温度系数低，功耗低，动态范围宽的一系列优点。
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。
模电课设频率-电压转换器电路
目录一.电路设计 11.1设计方案选择 11.2电路主要框图 11.3设计 11.4电路原理 2二.部分电路设计 22.1比较器 22.2频率-电压转化器 42.3反相器 72.4反相加法器 83.总体电路图 114.测试数据 125.心得体会及问题 125.1心得 125.2问题及不足 136.元件清单 147.所用器件介绍 147.1 比较器LM339 147.2 F/V转换器LM331 177.3 反相器/反相加法器OP07 19一.电路设计1.1设计方案选择本组本次设计共有两个供选方案。
1）用通用型运算放大器构成微分器，其输出与输入的正弦波与频率成正比。
2）直接应用频率电压转换变换专用集成块LM331其输出与输入的脉冲信号重复成正比。
因为方案二的性价比更高，所以选择第二种方案。
1.2电路主要框图正方直 0.4V2V弦波流 ~ 4V ~ 10V波0.4V~4V参考电压1.3设计（1）本次设计函数发生器采用实验台的函数波形发生器。
确定可调范围设在400Hz----4000Hz,在调试过程中，挑选中间的几个值进行测试。
（2）比较器选集成电路LM339，使由函数信号发生器产生的正弦波转化为方波。
（3）F/V变换采用集成块LM331构成的典型电路。
通过参考书和报告上的指导书确定相关参数，测定输出的电压范围在0.4-4V。
（4）反相器采用比例为-1，通过集成芯片OP07实现。
(5）反相加法器同样用芯片OP07实现，通过调节VR的大小。
使输出的电压在2-10V。
1.4电路原理频率-电压转换器电路是由比较器，F/V变换器，反相器和反相加法器组成，在各集成电路接通电源正常工作的情况下，输入正弦信号，通过比较器电路将正弦信号转换为方波信号后输出，然后再由F/V转换器电路将方波转换为所需要的直流电压信号后输出，反相器电路将输入进来的直流信号转换为原来的反相电压信号输出，输出信号和参考电压VR一起组成加法运算的两个输入电压信号，通过加法运算电路的功能和调节参考电压的大小输出满足条件的直流电压信号。
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《模拟电子技术基础》课程设计报告题目电压/频率变换器
班级电科1124
姓名冯刚毅
学号************
成绩
日期
课程设计任务书
一电压/频率变换器的设计方案简介
1.1 实验目的及应用意义
1．学习简单积分电路的设计与由555定时器组成的单稳态触发器。
2．用multisim设计出实验原题图，使V I变化范围：0∽10V，f o变化范围：0∽10kHz；并分析其功能原理。
1.3 设计思路
电压/频率变换器的输入信号频率f。
与输入电压V i 的大小成正比，输入控制电压V i常为直流电压，也可根据要求选用脉冲信号做为控制电压，其输出信号可为正弦波或者脉冲波形电压。
本设计利用输入电压的大小改变电容的充电速度，从而改变振荡电路的振荡频率，故采用积分器作为输入电路。
积分器的输出信号去控制电压比较器或者单稳态触发器，可得到矩形脉冲输出，由输出信号电平通过一定反馈方式控制积分电容恒流放电，当电容放电到某一域值时，电容C再次充电。
由此实现V i 控制电容充放电速度，即控制输出脉冲频率。
1.4 原理框图设计
电压频率转换器原理框图
1.5 电路图
积分器
单稳态转换器
电子开关
恒流源
输出
输入
二电压频率变换器各单元电路设计
2.1 积分器设计
积分器采用集成运算放大器和R C 元件构成的反向输入积分器。
具体电路如下：
2.2 单稳态触发器设计
单稳态触发器采用555 定时器构成的单稳电路。
具体电路如下：
2.3 电子开关设计
电子开关采用开关三极管接成反向器形式，当触发器的输出为高电平时，三极管饱和导通，输出近似为0，当触发器输出为低电平时，三极管截止，输出近似等于+Vcc。
2.4 恒流源电路设计
恒流源电路可采用开关三极管T，稳压二极管D z 等元件构成。
具体电路如下所示。
当V1’为0时，D2，D3 截止，D4 导通，所以积分电容通过二极管放电。
当V1’为1 时，D2，D3 导通，D4 截止，输入信号对积分电容充电。
在单稳态触发器的输出端得到矩形脉冲。
三理论计算3.1 主要参数表
3.2 基本计算
根据题目要求结合电路图，输入与输出关系V i∝f0，题目要求输入电压范围为1~10V，而输出频率要求为1~10KHZ，所以该V FC 电路需有1khz/v 的换系数。
输入有信号电压V in 时，积分电容充电，积分器输出下降，当电压降至触发器的
〈1/3Vcc），555 置位，输出高电平，使得积分电容通过恒流源反向充电；触发电平（
当电容C2电压上升到2/3Vcc 时，又使555 复位，积分电容又开始充电，从
而形成振荡。
因为单稳态电路的充电时间 tw=1.1*R9*C3,选取R9 为
43k,C3 为1000p，确定充电时间约为0.05ms。
根据所采用的恒流源电路及参数设
置以及输入电压与输出频率的关系，可确定恒流源对积分电容反向充电时间，由
于积分电路Uo=(-Ui/R1*C1)t,从而确定C1=0.1uf，R1=20K。
四实验结果
输入电压为1V时：
输入电压为5V时：
输入电压为10V时：
五设计总结及心得体会
电压/频率 (U/F) 转换电路是将模拟电压信号转换成频率信号。
由于U/F 转换本身是一积分过程,其转换结果送给计算机是可采用简单的光电耦合,因而具有较强的抗干扰能力。
U/F 转换电路与计算机的接口比较简单，转换精度和线性度也比较好。
通过这次课设设计，让我对以学的知识有所回忆，加深了Multisim的应用，并且学到了许多新的知识。
我们组只有三个人，虽然人比较少，但是我们对这次的课程设计都非常积极。
我们根据在网上和参考书上找到有关电压频率变换器的知识，在一起研究和设计电路，画电路图；在仿真结果不正确时，认真检查电路并研究了示波器的接法，从而得到了正确的结果。
这次课程设计，让我对以前模电学过的积分电路与稳压管有了进一步的了解，对由数电中的555定时器组成的单稳态触发器不止停留在了书本上的介绍，知道了它的具体用处。
这次课程设计，提高了我们的动手能力和自己主动分析解决问题的能力，也让我意识到团队合作的重要性，只有让每个人发挥自己的长处，才会发挥团队的力量。