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電壓/頻率轉(zhuǎn)換器BG382的原理及應用
1 概述
在利用單片機設計的自動測量和控制系統(tǒng)中，經(jīng)常要將電壓信號轉(zhuǎn)換為頻率信號或?qū)㈩l率信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。這里要介紹的V/F和F/V轉(zhuǎn)換器件BG382就可實現(xiàn)電壓和頻率的相互轉(zhuǎn)換，而且具有較高的精度、線性和積分輸入特性，利用它可以抑制串擾干擾。如果將其輸出的信號調(diào)制成射頻信號或光脈沖，還可在不受電磁影響的情況下進行無線或光纖等遠距離通信傳輸。
2 BG382的封裝及引腳
圖1所示是BG382的外型封裝形式。其引腳及功能如表1所列。
表1 BG382的引腳功能
3 BG382的V/F和F/V轉(zhuǎn)換
3．1 V/F轉(zhuǎn)換電路(范文先生網(wǎng)m.htc668.com收集整理)
圖2所示是由BG382組成的簡單V/F變換器，其輸入為10mV~10V，輸出為10Hz~10kHz，滿刻度線性精度的典型值為±0.5%。
影響上面電路線性精度的原因是恒流源1端的電壓會隨輸入端輸入電壓的變化而變化，從而使恒流源的性能變差，Io約為137μA。如果輸入電壓由10mV變?yōu)?0V，由此所引起的Io變化約為1μA，即對Io的影響為1/137。而Io的變化將影響輸出頻率的變化，從而使線性精度的曲線上端向上翹；另外，由于集成電路內(nèi)比較器的輸入端，即6、7腳存在失調(diào)現(xiàn)象，影響了線性精度的低端；同時由于比較器的增益較低，也影響了其靈敏度，增大了誤差。
以上電路僅適用于精度要求不高方面的應用，圖3所示是由BG382組成的高精度V/F轉(zhuǎn)換電路，其精度可達±0.05%，該電路采用了由運放BG305和積分電容C1組成的有源積分電路，這個積分電路將負載輸入電壓變?yōu)檎逼码妷海敺e分器輸出達到BG382 內(nèi)部比較器的比較電平時，單穩(wěn)電路被觸發(fā)，恒流源的電流Io從1端流出，使積分器的輸出急劇下降，單穩(wěn)輸出結(jié)束時，斜坡輸出電壓上升，重復以上轉(zhuǎn)換周期。
由于信號從運算放大器的反相端輸入，因此要求輸入信號為負值，如果信號從運算放大器同相端輸入，則輸入信號應為正。
該電路線性精度高的原因在于：恒流源的1端接在運算放大器的虛地端，使恒流源總是處在電位上，這樣恒流源電流Io的大小不再受輸入電壓變化的影響。可選擇低失調(diào)電壓、低失調(diào)電流的運算放大器，如OP07，同時，也要求選擇穩(wěn)定性好、溫度系數(shù)低的電容。
3．2 F/V轉(zhuǎn)換電路
圖4是由BG382組成的F/V轉(zhuǎn)換電路。其線性精度可達±1%，當輸入頻率一方波時，其輸出經(jīng)過后面的運算放大器構(gòu)成了一級低通濾波器。
為了獲得到較好的效果，電路中的阻容元件就采用低溫度系數(shù)的穩(wěn)定器件，如金屬膜電阻和絕緣介質(zhì)高的聚苯乙稀或丙稀電容。
4 典型應用電路
圖5是由BG382構(gòu)成的V/F轉(zhuǎn)換器與單片機8098的接口電路。圖中，通過光電耦合器件4N28的隔離措施，可以減少轉(zhuǎn)換通道及電源對單片機的干擾。CD4049用于削弱殘留電壓對8098單片機HIS口的影響。
圖5
圖5電路由于利用了8098單片機的高速輸入HIS功能以及8098單片機簡便的測頻和輸出頻率可編程技術(shù)，因此，該接口電路非常簡單，且占用計算機資源少，同時還能以查詢和中斷兩種編程方式來工作。
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