电压频率转换器电路图分享

什么是电压频率转换器？

电压频率转换器（VFC）是一种实现模数转换功能的器件，可以将模拟电压量转换为脉冲信号，输出信号的频率与输入电压的大小成正比。其工作原理是将输入的模拟电压信号经过适当比例的运算放大器，输出到电压-频率转换器中，通过分频器将脉冲信号频率与输入电压成线性比例地降低，再经过整形电路将方波变为矩形波，最后输出频率与输入电压成正比的矩形波信号。

电压频率转换器广泛应用于测量、控制、自动化等领域，可以将模拟信号转换为数字信号，方便后续处理和应用。例如，在电机控制、变频调速、智能仪表等领域，电压频率转换器可以将转速、流量、温度等物理量转换成相应的脉冲信号，便于计数、测量和控制。此外，在电力系统中，电压频率转换器也可以用于监测和控制系统的工作状态和运行参数。

总之，电压频率转换器是一种实现模数转换功能的器件，通过将输入的模拟电压量转换为脉冲信号，便于后续处理和应用。其工作原理是将输入的模拟电压信号经过适当比例的运算放大器，输出到电压-频率转换器中，通过分频器和整形电路得到与输入电压成正比的矩形波信号。在测量、控制、自动化等领域中，电压频率转换器具有广泛的应用前景。

接下来小编给大家分享一些电压频率转换器电路图，以及简单分析它们的工作原理。

电压频率转换器电路图分享

1、使用555定时器的电压频率转换器电路图

众所周知，电压频率转换器或 VFC 是一种将直流输入电压转换为特定频率方波脉冲信号的电子电路。使用555 的电压频率转换器定时器将电压变化转换为频率变化。频率振荡可以通过改变定时元件来调节。此类电路广泛应用于各种应用，特别是模数转换器和频率调制。 VFC 背后的基本思想是生成与输入电压成线性比例的频率。该电路采用 0V 至 10V DC 作为输入电压。该电路包含运算放大器级和定时器 555 振荡器级。输出频率通常以赫兹 (Hz) 到千赫兹 (KHz) 为单位，直接对应于输入电压。

IC TL071 是一款 JFET 输入运算放大器，具有低失调（典型值为 1 mV）、高转换速率（20 V/μs）和正电源共模输入等特性。高 ESD（1.5 kV，HBM）、集成 EMI 和 RF 滤波器，并可在 –40°C 至 125°C 的温度范围内运行。 TL071 可以在 4.5V 至 30V 直流电源输入下运行。

该 V 至 F 转换器电路使用运算放大器 TL071 作为定时器 IC 的输入触发放大器，并使用 IC 555 作为非稳态多谐振荡器。该电路采用 0 至 10 伏直流电作为输入信号，并给出频率范围为 0 至 1000 Hz 的输出方脉冲。 C1 电容器充当运算放大器的反馈，流经该元件的电流可按下式计算。

当C1上的电压电平达到定时器IC 555的2/3时，555的内部放电晶体管打开，因此C1上的电压达到VCC电压的1/3，这是定时器IC 555的较低比较器阈值。在此电平下，放电晶体管关闭，然后 C1 再次开始充电。当 C1 电容器充电时，定时器 IC 555 输出为高电平；当 C1 电容器放电时，定时器 IC 555 输出为低电平。通过这个操作，我们可以很容易地计算出输出频率：

这里RV1可用于改变输出频率和输入电压。输出频率的容差小于 2%。

2、使用LM231/331芯片的电压频率转换器电路图

使用LM231/331芯片，我们可以构建低成本的电压频率转换器，非常适合模数转换、频率电压转换、长期集成、线性调频解调等多种应用。功能。当它用作电压频率转换器时，输出将是频率线性等于所施加的输入电压的脉冲串。为了获得更高水平的温度漂移精度，可以使用 LM231A/LM331A，让我们设计简单且低成本的解决方案，但具有高性能，就像我们在昂贵的电压到频率模块中找到的那样。其他应用可以是微处理器/微控制器系统的低成本模数转换，就像在预定时间段内计算其输出脉冲一样简单，可以使用许多微控制器系列轻松完成。

下图所示的简单独立电压频率转换器显示了基本电路，只需很少的元件即可提高其性能。

在输入路径中，添加了一个电阻器 RIN=100k（10% 容差），导致引脚 7 处的偏置电流（典型值 -80nA）将抵消引脚 6 处的偏置电流效应，以帮助提供最小频率偏移。引脚 2 处的电阻 RS 可以使用 12k 固定电阻加 5k 可变电阻（微调电位器）来实现，提供调整以微调 LM231/331、Rt、RL 和 Ct 的增益容差。

为了获得最佳效果，建议使用低温漂移电阻，例如金属膜电阻。具有低介电吸收的电容器是最好的，并且根据所需的温度特性，NPO陶瓷、聚苯乙烯、聚四氟乙烯或聚丙烯将是合适的。

当引脚 6 和引脚 7 处的 RC 时间常数匹配时，VIN 处的电压阶跃将导致 fOUT 阶跃变化。如果 CIN 远小于 CL，VIN 处的阶跃可能会导致 fOUT 暂时停止。为了帮助输入比较器提供出色的线性度，应提供迟滞，这由与 1 µF CL 串联的组件 A47R 电阻器完成。

使用如图所示的元件值，该电压频率转换器电路可针对 0-10V 输入电压变化提供 10Hz -11KHz 的变化，最大非线性度仅为 0.03%。

3、简单的电压频率转换器电路图

使用该电路，我们可以接受正、负或差分控制电压。当控制电压为零时，输出频率为零。为了对定时电容C1进行线性充电，741运放形成一个由电压EC控制的电流源。由于 NE555 连接在非稳态模式，因此电容器在 1/3 Vcc 和 2/3 Vcc 之间充电和放电。

10K电位器调节偏置，使输入为零时频率为零。对于所示的元件值 f≈4.2 Ec kHz，如果将两个直流电压施加到 R1 和 R4 的两端，则输出频率将与两个电压之间的差值成正比。

4、采用555 IC的电压频率转换器电路图

电压频率转换器（VFC）电路如下图所示。该电路采用555 IC作为其功能核心。

该电路使用+5V和-5V电源电压，输入限制为0-2V。可以通过将输入接地来调整零点，调整4k7电位器以获得最低频率振荡。