Um circuito conversor de tensão em freqüência converte uma tensão de entrada que varia proporcionalmente em uma freqüência de saída que varia proporcionalmente.

O primeiro projeto está usando o IC VFC32, que é um dispositivo conversor de tensão para frequência avançado da BURR-BROWN projetado especificamente para produzir uma resposta de frequência extremamente proporcional à tensão de entrada alimentada para uma dada tensão para aplicação do circuito conversor de frequência.

Como o dispositivo funciona

Se a tensão de entrada varia, a frequência de saída segue isso e varia proporcionalmente com um grande grau de precisão.

A saída do IC está na forma de um transistor de coletor aberto, que simplesmente precisa de um resistor pull up externo conectado a uma fonte de 5 V para tornar a saída compatível com todos os dispositivos CMOS, TTL e MCU padrão.

Espera-se que a saída deste IC seja altamente imune a ruídos e com excelente linearidade.

A faixa completa de conversão de saída é determinada com a inclusão de um resistor e capacitor externo, que pode ser dimensionado para adquirir uma faixa razoavelmente ampla de resposta.

Principais recursos do VFC32

O dispositivo VFC32 também possui a característica de funcionar de maneira oposta, ou seja, pode ser configurado para funcionar também como um conversor de frequência para tensão, com precisão e eficiência semelhantes. Discutiremos sobre isso em nosso próximo artigo em detalhes.

O IC pode ser adquirido em pacotes diferentes, conforme a necessidade de sua aplicação.

A primeira figura abaixo representa uma tensão padrão para a configuração do circuito do conversor de frequência, onde R1 é usado para configurar a faixa de detecção da tensão de entrada.

Habilitando uma detecção de escala total

Um resistor de 40k pode ser selecionado para obter uma detecção de entrada de escala completa de 0 a 10V, outras faixas podem ser alcançadas simplesmente resolvendo a seguinte fórmula:

R1 = Vfs / 0,25mA

De preferência, R1 deve ser um tipo MFR para garantir uma estabilidade aprimorada. Ao ajustar o valor de R1, pode-se reduzir a faixa de tensão de entrada disponível.

Para atingir uma saída ajustável FSD, a faixa C1 é introduzida, cujo valor pode ser adequadamente selecionado para atribuir qualquer faixa de conversão de frequência de saída desejada, aqui na figura ela é selecionada para dar uma escala de 0 a 10 kHz para uma faixa de entrada de 0 a 10 V.

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No entanto, deve-se observar que a qualidade de C1 pode afetar ou influenciar diretamente a linearidade ou precisão da saída, portanto, o uso de um capacitor de alta qualidade é recomendado. Um tântalo talvez se torne um bom candidato para esse tipo de campo de aplicação.

Para faixas mais altas na ordem de 200kHz e acima, um capacitor maior pode ser escolhido para C1, enquanto R1 pode ser fixado em 20k.

O condensador C2 associado não produz necessariamente um impacto no funcionamento de C1, no entanto o valor de C2 não deve ultrapassar um determinado limite. O valor de C2, conforme mostrado na figura abaixo, não deve ser diminuído, embora aumentar seu valor acima disso possa ser OK

Saída de freqüência

A pinagem de frequência do IC é configurada internamente como um transistor de coletor aberto, o que significa que o estágio de saída conectado a este pino experimentará apenas uma resposta de queda de tensão / corrente (baixo lógico) para a tensão proposta para conversão de frequência.

Para obter uma resposta de lógica alternada em vez de apenas uma resposta de “corrente de afundamento” (lógica baixa) desta pinagem, precisamos conectar um resistor pull up externo com uma alimentação de 5 V conforme indicado no segundo diagrama acima.

Isso garante uma resposta lógica alta / baixa que varia alternadamente nesta pinagem para o estágio do circuito externo conectado.

Possíveis aplicações

O circuito conversor de tensão para frequência explicado pode ser usado para muitas aplicações específicas do usuário e pode ser personalizado para qualquer requisito relevante. Uma dessas aplicações poderia ser para fazer um medidor digital de energia para registrar o consumo de eletricidade para uma determinada carga.

A ideia é conectar um resistor de detecção de corrente em série com a carga em questão e, em seguida, integrar o acúmulo de corrente em desenvolvimento através desse resistor com a tensão explicada acima para o circuito conversor de frequência.

Uma vez que a corrente acumulada através do resistor de detecção seria proporcional ao consumo de carga, esses dados seriam precisa e proporcionalmente convertidos em frequência pelo circuito explicado.

A conversão de frequência pode ser ainda mais integrada com um circuito contador de frequência IC 4033 para obter a leitura calibrada digital do consumo de carga, e isso pode ser armazenado para avaliação futura.

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

2) Usando IC 4151

O próximo circuito conversor de frequência em tensão de alto desempenho é construído em torno de alguns componentes e um circuito de comutação baseado em IC. Com os valores das peças indicados no esquema, a relação de conversão é obtida com uma resposta linear de aprox. 1%. Quando uma tensão de entrada de 0 V-10 V é aplicada, ela é convertida para uma magnitude proporcional de tensão de saída de onda quadrada de 0 a 10 kHz.

Por meio do potenciômetro P1, o circuito pode ser ajustado para garantir que uma tensão de entrada de 0 V gere uma frequência de saída de 0 Hz. Os componentes responsáveis por fixar a faixa de frequência são os resistores R2, R3, R5, P1 junto com o capacitor C2.

Aplicando as fórmulas demonstradas abaixo, a relação entre a conversão de tensão e frequência pode ser transformada para que o circuito funcione extremamente bem para várias aplicações exclusivas.

Ao determinar o produto de T = 1.1.R3.C2, você deve garantir que ele esteja sempre abaixo da metade do período mínimo de saída, o que significa que o pulso de saída positivo deve ser invariavelmente mínimo, enquanto o pulso negativo.