- IC AD654
- Componentes necessários
- Diagrama esquemático
- Como o dispositivo funciona?
- Cálculos
- Teste do conversor de tensão para frequência
- Aprimoramento adicional
- Formulários
Um conversor de tensão em frequência (VFC) é um oscilador que emite uma onda quadrada, cuja frequência é linearmente proporcional à sua tensão de entrada. A onda quadrada de saída pode ser alimentada diretamente a um pino digital de um microcontrolador para medir com precisão a tensão de entrada CC, o que significa que a tensão de entrada pode ser medida usando 8051 ou qualquer outro microcontrolador que não tenha nenhum ADC embutido.
VFC é frequentemente confundido com oscilador controlado por tensão (VCO), mas VFCs têm muitas vantagens e especificações de desempenho aprimoradas que um (VCO) não tem, como faixa dinâmica, erro de linearidade baixa, estabilidade com temperatura e tensão de alimentação e muito mais. O vice-versa do VFC também é possível na conversão de frequência para tensão, que já demonstramos no tutorial anterior.
Aqui, IC AD654 é usado neste circuito para demonstrar a operação, que é uma tensão monolítica para um conversor de frequência. Um osciloscópio também é usado para mostrar a onda quadrada de saída.
IC AD654
AD654 é uma tensão para conversor de frequência IC e vem em um pacote DIP de 8 pinos. É feito de um amplificador de entrada, um oscilador embutido muito preciso e um driver de saída de coletor aberto de alta corrente que permite que o IC conduza até 12 cargas TTL, optoacopladores, cabos longos ou cargas semelhantes, e pode ser operado em entre (5-30) Volts. Outra coisa a mencionar é que, ao contrário de outros ICs, o IC AD654 emite uma onda quadrada, por isso é fácil para um microcontrolador medir as leituras. Algumas das características mais interessantes deste chip estão listadas abaixo.
Características:
- Ampla tensão de entrada ± 30 V
- Frequência de escala completa até 500 kHz
- Alta impedância de entrada de 125MΩ,
- Deriva baixa (4 µV / ° C)
- Corrente Quiescente 2,0 mA
- Deslocamento baixo 1 mV
- Um requisito mínimo para componentes externos
Componentes necessários
| Sim. Não | Peças | Tipo | Quantidade |
| 1 | AD654 | IC | 1 |
| 2 | LM7805 | Regulador de tensão IC | 1 |
| 3 | 1000pF | Capacitor | 1 |
| 4 | 0,1uF | Capacitor | 1 |
| 5 | 470uF, 25V | Capacitor | 1 |
| 6 | 10K, 1% | Resistor | 4 |
| 7 | Potenciômetro, 10K | Resistor variável | 1 |
| 8 | Carregador | 12V, DC | 1 |
| 9 | Fio de bitola única | Genérico | 6 |
| 10 | Tábua de pão | Genérico | 1 |
Diagrama esquemático
O esquema para este circuito conversor de tensão para frequência é retirado da folha de dados e alguns componentes externos foram adicionados para modificar o circuito para esta demonstração
Este circuito é construído em uma placa de ensaio sem solda com os componentes mostrados no esquema, para fins de demonstração um potenciômetro é adicionado na seção de entrada do amplificador para variar a tensão de entrada e com isso, podemos observar a mudança na saída.
Nota! Todos os componentes são colocados o mais próximo possível para reduzir a indutância e a resistência da capacitância parasita.
Como o dispositivo funciona?
O amplificador operacional interno é usado como a entrada e está lá para converter a tensão de entrada em corrente de acionamento para o seguidor NPN quando uma corrente de acionamento de 1 mA é fornecida para a corrente de um conversor de frequência. Ele carrega o capacitor de temporização externo e este esquema permite que o oscilador forneça não linearidade na faixa de tensão total de 100 nA a 2 mA. Esta saída também vai para um driver de saída que é apenas um transistor de potência NPN com um coletor aberto do qual podemos obter a saída
Cálculos
Para calcular a frequência de saída do circuito teoricamente, a seguinte fórmula pode ser usada
Fout = Vin / 10 * Rt * Ct
Onde,
- Fout é a frequência de saída
- Vin é a tensão de entrada do circuito,
- Rt é o resistor para o oscilador RC
- Ct é o capacitor para o oscilador Rc
Por exemplo,
- Vin ser 0,1V ou 100mV
- Rt é 10000K ou 10K
- Ct ser 0,001uF ou 1000pF
Fout = 0,1 / (10 * 10 * 0,001) Fout = 1 KHz
Então, se 0,1 V for aplicado à entrada do circuito, teremos 1 kHz na saída
Teste do conversor de tensão para frequência
Para testar o circuito, as seguintes ferramentas são usadas
- Fonte de alimentação comutada de 12 V (SMPS)
- Meco 108B + multímetro
- Osciloscópio Hantech 600BE USB PC
Para construir o circuito, são usados 1% de Resistores de Filme de Metal e a tolerância dos capacitores não é levada em consideração. A temperatura ambiente era de 22 graus Celsius durante o teste
Configuração de teste
Como você pode ver, a tensão de entrada DC é 11,73 V
E a tensão no pino de entrada do IC é 104,8 mV
Aqui você pode ver que a saída do meu DSO é 1,045 kHz.
Um vídeo detalhado do circuito de trabalho é fornecido abaixo, onde várias entradas foram fornecidas e a frequência mudou na proporção da tensão de entrada.
Aprimoramento adicional
Ao fazer o circuito em um PCB, a estabilidade pode ser melhorada, também resistores e capacitores com tolerâncias de 0,5% podem ser usados para melhorar a precisão. A parte mais importante deste circuito é a seção do oscilador RC, portanto, o oscilador RC deve ser colocado o mais próximo possível dos pinos de entrada, caso contrário, a capacitância inicial e a resistência dos traços de PCB ou o componente podem reduzir a precisão do circuito.
Formulários
Este é um IC muito útil e pode ser usado para muitos aplicativos, alguns deles listados abaixo
- AD654 VFC como um ADC
- Frequency Doubler
- Sensor de temperatura com termopar
- Medidor de tensão
- Gerador de funções
- Relógio de precisão de polarização automática
Espero que tenha gostado deste artigo e aprendido algo novo com ele. Se você tiver alguma dúvida, pode perguntar nos comentários abaixo ou pode usar nossos fóruns para uma discussão detalhada.