頻率電壓轉換器主要幾個方面：

1、頻率電壓轉換器是什么?

2、頻率電壓轉換電路工作原理

3、基于 TC9400 IC的頻率電壓轉換器電路

4、使用 LM331 的頻率電壓轉換器

5、使用 VFC32 配置的頻率電壓轉換器

6、使用 IC LM2917 的頻率電壓轉換器

一、頻率電壓轉換器是什么?

顧名思義，頻率電壓轉換器是將輸入頻率信號轉換為電壓輸出的電子設備。負責正弦輸入頻率轉換的組件包括電阻電容網絡和運算放大器。

運算放大器進行信號處理，而電容網絡消除紋波頻率或頻率相關的紋波。

運算放大器和 RC 網絡電路圖

在大多數情況下，輸入信號頻率范圍為 0 至 10kHz，而輸出約為 0 至 -10V。

二、頻率電壓轉換電路工作原理

解釋該設備的最簡單方法是使用框圖。

一種頻率電壓轉換器電路圖

電容充電到一定水平后，它會放電到連接的積分器或低通電路中，這種充電和放電過程發生在輸入信號的所有頻率周期。

單次多諧振蕩器和精密開關產生高達特定幅度和周期的頻率脈沖，該脈沖進入平均網絡。之后，該濾波器的輸出為直流電壓，完成轉換。

三、基于TC9400 IC的頻率電壓轉換電路

你可以在電壓頻率轉換器電路中連接 TC9400 IC，反之亦然。要制作轉換器，你需要以下組件：

1、元器件組件

九個電阻

一個微調電位器

兩個二極管

五個電容

該芯片負責其余的工作，因為它包含以下功能塊：

一鍵式電路

充放電控制單元

積分運算放大器

3uS延時電路

所有必要的驅動程序

基于TC9400芯片的頻率轉電壓電路圖

2、工作原理

轉換從信號輸入頻率流入的引腳 11(內部比較器的非反相輸入)開始。觸發比較器的最小頻率應為 +/-200mV，低于此值的任何正弦波頻率都將不起作用。

一旦頻率波變為負值，內部比較器就會切換到低電平。低電平時，3uS 延遲電路激活 C4 充電/放電電路，將其連接到參考電壓。同時，積分電容 C5 也充電到特定的電壓量。電位差當發生此電源電壓操作時，引腳 2 和 7 之間形成參考電壓。

另一方面，當頻率信號波越過正側時，內部比較器的輸出變高。此高輸出禁用 C4 充電/放電網絡，導致 C4 引線短路。然而，C5 兩端的電壓被保留，因為唯一可用的放電路徑 (R10) 具有非常高的電阻 (1M)。

因此，存儲在 C5 的電壓成為輸出電壓，而 R9 設置芯片中的偏置電流。分壓器網絡由 R6 和 R7 組成，它負責確保輸入信號的閾值始終跟蹤電源電壓。二極管 D2是鉗位電路中的主要元件，它可以防止輸入頻率信號在負值上走得太遠而無法打開比較器。因此，它充當電平轉換器。你可以通過調節電位器R3來校準電路，在沒有輸入信號時得到0V的輸出。

五、使用 LM331 的頻率電壓轉換電路

LM331 是一款高精度頻率電壓轉換器，也可用作電壓頻率轉換器。它提供出色的線性度和寬動態范圍，是多種應用的理想特性。該電路非常簡單，因為你只需要以下組件：

六個電阻

一個微調電位器

三個電容

基于 LM331 IC 的頻率電壓轉換器

轉換首先使用 C3 和 R7 對輸入頻率進行微分，然后通過引腳 6 將脈沖饋入芯片。在頻率正弦波的負周期中，內置比較器激活定時器電路(R1 和 C1)。

在任何時候，流出IC的電流總是與輸入信號和定時電路值成正比。同樣，輸出電壓將與 R4(負載電阻)的頻率信號成正比。

六、使用 VFC32 配置的頻率電壓轉換電路

使用 VFC32 配置時，500pF 電容和 12K 和 2.2K 電阻形成輸入信號的電容網絡。這些組件使比較器的輸入與 5V 邏輯觸發器兼容。然后比較器在輸入頻率波的每個下降沿切換到相關的單次觸發級。

基于 VFC32 IC 的頻率電壓轉換器

在該電路中，為比較器設置的參考閾值輸入約為 -0.7V。因此，如果輸入信號低于 5V，可以相應地調整分壓網絡。電容C2負責輸出電壓波形的平滑濾波。較大的 C2 值可以更好地控制輸出中的電壓紋波，盡管對變化的輸入頻率信號的響應可能很慢。

另一方面，低 C2 值會導致紋波過濾不良，但對快速變化的頻率的響應很快。該系統使用充電和平衡理論運行，使用輸出斜坡在改變方向之前觸發一次性階段。

七、使用 IC LM2917的頻率電壓轉換電路

LM2907 和 LM2917 在許多方面都相似，它們的電氣規格包括以下內容：

可以使低紋波頻率加倍。

轉速計輸入內置遲滯。

以地為參考的轉速計引腳可以直接與所有具有不同磁阻的磁性傳感器兼容。

接地參考轉速計不受超過芯片電源電壓的輸入信號頻率變化或低于零的 -ve 電位的影響。

連接到內部公共集電極晶體管的輸出引腳可吸收高達 50mA 的電流。因此，它可以直接操作螺線管、與輸出集成或充當CMOS輸入。

考慮到這一點，IC的內部結構和引腳圖如下：

LM2917芯片引腳圖

該芯片的最大額定值為：

28V電源電壓

25mA 電源電流

28V內部晶體管集電極電壓

28V差分轉速計輸入電壓

+/-28V 輸入電壓范圍

1200-1500mW 功耗

其他參數包括 40-50mA 的灌電流輸出和 200V/mV 的電壓增益。轉換器的典型電路圖如下。

一個典型的LM2917頻率電壓轉換器電路圖

九、頻率電壓轉換器應用

頻率電壓轉換器電路應用包括：

轉速計中的頻率電壓轉換器(數字轉速計)

頻差測量

基于振動的觸摸開關傳感器

車輛發動機測量儀器

速度控制器和調速器

車門鎖控制

喇叭、離合器和巡航控制

審核編輯：湯梓紅