頻率電壓轉(zhuǎn)換器將頻率或脈沖轉(zhuǎn)換為成比例的電輸出，例如電壓或電流。它是重復(fù)事件發(fā)生的機(jī)電測(cè)量的重要工具。因此，當(dāng)我們?cè)陬l率電壓轉(zhuǎn)換器電路上提供頻率時(shí)，它將提供成比例的直流輸出。這里我們使用KA331 IC構(gòu)建頻率電壓轉(zhuǎn)換器電路。

　　KA331集成電路

　　KA331是一種電壓頻率轉(zhuǎn)換器，用于制作簡(jiǎn)單的低成本模數(shù)轉(zhuǎn)換器，但也可以用作頻率電壓轉(zhuǎn)換器。8 針 DIP IC 可在 1Hz 至 100 KHz 的寬帶寬范圍內(nèi)工作。它還具有從 5V 到 40V 的寬電源電壓范圍。KA331 相當(dāng)于流行的 LM331。LM331 也可用于這種 F-to-V 電路。

　　下面是數(shù)據(jù)表中KA331的引腳圖和內(nèi)部電路，

　　所需材料

　　KA331 IC - 1個(gè)

　　.01uF 陶瓷電容器 - 1 個(gè)

　　470pF 陶瓷電容 - 1pc

　　1uF 16V 電解電容

　　10k 電阻器，具有 1% 穩(wěn)定性等級(jí) MFR - 2 個(gè)

　　100k 電阻器，1% 穩(wěn)定等級(jí) MFR - 2pcs

　　一個(gè) 68k 電阻器，具有 1% 穩(wěn)定性等級(jí) MFR - 1pc

　　一個(gè) 6.8k 電阻器，具有 1% 穩(wěn)定性等級(jí) MFR - 1pc

　　面包板

　　15V電源

　　單股線

　　用于檢查整個(gè)電路的頻率發(fā)生器或函數(shù)發(fā)生器。

　　原理圖，示意圖

頻率電壓電路的工作

電路的主要元件是KA331。電路的輸入跨接一個(gè) 470pF 電容 C1，該電容進(jìn)一步連接到 KA331 的閾值引腳（引腳 6）。電阻 R3 和 R4 構(gòu)成分壓電路，連接到 KA331 的比較器引腳 7。電容 C3 和電阻 R5 是 RC 定時(shí)器，它在引腳 5 上提供所需的振蕩。電阻 R2 在引腳 2 上提供參考電流。電路提供 15v 電壓，連接在 KA331 的引腳 8 上。

要計(jì)算電路的輸出電壓，公式為 -

?

Vout = f輸入x 參考電壓 x (R L /R S ) x (R t x C t )

?

其中 f?input是頻率，R?L是負(fù)載電阻，R?S是電流源電阻，R?t和 C?t是 RC 振蕩器的電阻和電容。

因此，對(duì)于我們的電路，公式將是 -

?

Vout = f輸入x 參考電壓 x (R 6 /R 2 ) x (R 5 x C 3 )

?

根據(jù)數(shù)據(jù)表，KA331 的參考電壓為 1.89V。因此，如果我們?cè)陔娐飞咸峁?500 Hz 的輸入信號(hào)以獲得輸出電壓 -

?

Vout = 500 x 1.89 x (100k/100k) x (6.8kx 0.001uf) 
Vout = 500 x 1.89 x 1 x (6800k x 10 -8 ) 
Vout = 0.064V 或 64mV

?

因此，當(dāng)整個(gè)電路施加 500 Hz 頻率時(shí)，電路將提供 64 mV 輸出。

　　在這里，我們?cè)诿姘迳蠘?gòu)建了電路。

　　頻率電壓電路測(cè)試

　　為了測(cè)試電路，使用了以下工具——

　　科學(xué)PSD3205臺(tái)式電源。

　　Metravi FG3000 函數(shù)發(fā)生器。

　　UNI-T UT33D 萬(wàn)用表。

　　該電路使用 1% 金屬膜電阻器構(gòu)成，未考慮電容器容差。測(cè)試期間室溫為22攝氏度。

　　為了測(cè)試電路，工作臺(tái)電源設(shè)置為 15V 輸出。

　　函數(shù)發(fā)生器提供大約 500 Hz 作為方波輸出。

　　對(duì)于那些無(wú)法使用函數(shù)發(fā)生器的人，可以使用經(jīng)典的 LM555 IC 構(gòu)建定時(shí)器電路，或者也可以使用 Arduino 構(gòu)建函數(shù)發(fā)生器。但是，Android 應(yīng)用程序也可以在通過(guò)耳機(jī)輸出生成信號(hào)的情況下工作。

　　萬(wàn)用表連接在輸出端，量程選擇為毫伏。

　　萬(wàn)用表的輸出顯示計(jì)算值。當(dāng)輸入端提供 500 Hz 方波時(shí)，電路提供 64 mV 輸出。

　　最后給出了詳細(xì)的工作視頻，其中給出了多個(gè)輸入，輸出電壓按照輸入電壓的比例變化。

　　改進(jìn)

　　這種頻率電壓轉(zhuǎn)換器電路可以構(gòu)建在 PCB 上以獲得更好的精度。電路的關(guān)鍵部分是 RC 振蕩器。RC 振蕩器需要放置在靠近 KA331 IC 的距離內(nèi)。在長(zhǎng)距離內(nèi)，銅跡線可能會(huì)使振蕩漂移，因?yàn)樗鼤?huì)增加額外的電阻并產(chǎn)生雜散電容。還需要適當(dāng)?shù)慕拥貙印?/p>

　　應(yīng)用

　　頻率電壓轉(zhuǎn)換器用于測(cè)量和儀表，例如轉(zhuǎn)速計(jì)使用頻率電壓轉(zhuǎn)換器來(lái)計(jì)算電機(jī)的速度。不同種類的儀表，速度計(jì)也使用這種技術(shù)。