《电压电流与电压频率转换电路(VI、VF电路)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电压电流与电压频率转换电路(VI、VF电路)（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、标签： 无标签电压/电流与电压/频率转换电路（V/I、V/F 电路）1 电压/电流转换电路电压/电流转换即 V/I 转换，是将输入的电压信号转换成满足一定关系的电流信号，转换后的电流相当一个输出可调的恒流源，其输出电流应能够保持稳定而不会随负载的变化而变化。V/I 转换原理如图 1。由图 1 可见，电路中的主要元件为一运算放大器 LM324 和三极管 BG9013及其他辅助元件构成，V0 为偏置电压，Vin 为输入电压即待转换电压，R 为负载电阻。其中运算放大器起比较器作用，将正相端电压输入信号与反相端电压V-进行比较，经运算放大器放大后再经三极管放大，BG9013 的射级电流 Ie 作用在电
2、位器 Rw 上，由运放性质可知：V-= IeRw= (1+ k)IbRw(k 为 BG9013 的放大倍数 )流经负荷 R 的电流 Io 即 BG9013 的集电极电流等于 kIb。令 R1=R2，则有V0+Vm= V+= V-= (1+k)IbRw= (1+1/k)IoRw其中 k1 ，所以 Io (Vo+Vin)/Rw。由上述分析可见，输出电流 Io 的大小在偏置电压和反馈电阻 Rw 为定值时，与输入电压 Vin 成正比，而与负载电阻 R 的大小无关，说明了电路良好的恒流性能。改变 V0 的大小，可在 Vin=0 时改变 Io 的输出。在 V0 一定时改变 Rw的大小，可以改变 Vin 与
3、 Io 的比例关系。由 Io(V0+Vi)/Rw 关系式也可以看出，当确定了 Vin 和 Io 之间的比例关系后，即可方便地确定偏置电压 V0 和反馈电阻 Rw。例如将 05V 电压转换成 05mA 的电流信号，可令 V0=0，Rw=1k，其中 Vo=0 相当于将其直接接地。若将 05V 电压信号转换成 15mA 电流信号，则可确定 V0=1.25V，Rw=1.25k。同样若将 420mA 电流信号转换成 15mA 电流信号，只需先将 420mA 转换成电压即可按上述关系确定V0 和 Rw 的参数大小，其他转换可依次类推。为了使输入输出获得良好的线性对应关系，要特别注意元器件的选择，如输入电阻
4、 R1、R2 及反馈电阻 Rw，要选用低温漂的精密电阻或精密电位器，元件要经过精确测量后再焊接，并经过仔细调试以获得最佳的性能。我们在多次实际应用中测试，上述转换电路的最大非线性失真一般小于 0.03% ，转换精度符合要求。2 电压/频率转换电路电压/频率转换即 V/F 转换，是将一定的输入电压信号按线性的比例关系转换成频率信号，当输入电压变化时，输出频率也响应变化。针对煤矿的特殊要求，我们只分析如何将电压转换成 2001000Hz 的频率信号。实现 V/F 转换有很多的集成芯片可以利用，其中 LM331 是一款性能价格比较高的芯片，由美国 NS 公司生产，是一种目前十分常用的电压 /频率转换
5、器，还可用作精密频率电压转换器、A/D 转换器、线性频率调制解调、长时间积分器及其他相关器件。由于 LM331 采用了新的温度补偿能隙基准电路，在整个工作温度范围内和低到 4.0V 电源电压下都有极高的精度。LM331 的动态范围宽，可达 100dB；线性度好，最大非线性失真小于 0.01% ，工作频率低到 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。LM331 可采用双电源或单电源供电，可工作在 4.040V 之间，输出可高达 40V，而且可以防止 Vs 短路。图 2 是由
6、 LM331 组成的典型的电压/ 频率变换器。 其输出频率与电路参数的关系为：Fout= VinRs/(2.09R1RtCt)可见，在参数 Rs、R1、Rt、Ct 确定后，输出脉冲频率 Fout 与输入电压 Vin成正比，从而实现了电压-频率的线性变换。改变式中 Rs 的值，可调节电路的转换增益，即 V 和 F 之间的线性比例关系。将 15V 的电压转换成 200 1000Hz 的频率信号，电路参数理论值为 R =18k， Ct=0.022uF，R1=100k，Rs=16.5528k，由于元器件与标称值存在误差，在电路参数基本确定后，通过调节 Rs 的电位器，可以实现所需 V/F 线性变换。由
7、 Fout= VinRs/(2.09R1RtCt)可知，电阻 Rs、R1、Rt 和电容 Ct 直接影响转换结果 Fout，因此对元件的精度要有一定的要求，可根据转换精度适当选择，其中 Rt、Ct、Rs、R1 要选用低温漂的稳定元件， Cin 可根据需要选择 0.1uF 或 1uF 。电容 C1 对转换结果虽然没有直接的影响，但应选择漏电流小的电容器。电阻 R1 和电容 C1 组成低通滤波器，可减少输入电压中的干扰脉冲，有利于提高转换精度。电路中的 47 电阻对确保电路线性失真度小于 0.03% 是十分必须的。图 2 电路是将 15V 的电压转换成 2001000Hz 的频率信号的典型电路及参数，要实现将 420mA 或 05V 转换成 200 1000Hz 的频率信号只要增加一些辅助电路即可实现，其他转换也依此类推
