电压-频率转换电路

作者：信息来源:电子市场 2007-2-2

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电压-频率转换电路的功能是将输入直流电压转换成频率与其数值成正比的输出电压，故也称电压控制振荡电路（VCO），简称压控振荡电路。如图（749）所示，如果任何一个物理量通过传感器转换成电信号后，以预处理变换为合适的电压信号，然后去控制压控振荡电路，再用压控振荡电路的输出驱动计数器，使之在一定时间间隔内记录矩...

电压-频率转换电路的功能将输入直流电压转换成频率与其数值成正比的输出电压，故也称电压控制振荡电路（VCO），简称压控振荡电路。

如图（749）所示，如果任何一个物理量通过传感器转换成电信号后，以预处理变换为合适的电压信号，然后去控制压控振荡电路，再用压控振荡电路的输出驱动计数器，使之在一定时间间隔内记录矩形波个数，并用数码显示，那么可以得到该物理量的数字式测量仪表。

电压-频率转换电路是一种模-数转换电路，它应用于模-数转换、调频、遥控遥测等各种设备。

一、由集成运放构成的电压-频率转换电路

1.电荷平衡式电路

如图所示为电荷平衡式电压-频率转换电路的原理框图。

电路组成：积分器和滞回比较器，S为电子开关，受输出电压u_O的控制。

设u_I<0，；

u_O的高电平为U_OH，u_O的低电平为U_OL；

当u_O=U_OH时，S闭合，当u_O=U_OL时，S断开。

当u_O=U_OL时，S断开，积分器对输入电流i_I积分，且i_I=u_I/R，u_O1随时间逐渐上升；当增大到一定数值时，从U_OL跃变为U_OH，使S闭合，积分器对恒流源电流I与i_I的差值积分，且I与i_I的差值近似为I，u_O1随时间下降；因为，所以u_O1下降速度远大于其上升速度；当u_O1减小到一定数值时，u_O从U_OH跃变为U_OL回到初态，电路重复上述过程，产生自激振荡，波形如图(b)所示。

由于T₁>>T₂，振荡周期T≈T₁。u_I数值愈大，T₁愈小，振荡频率f愈高，因此实现了电压-频率转换，或者说实现了压控振荡。

电荷平衡式电路：电流源I对电容C在很短时间内放电的电荷量等于i_I在较时间内充电的电荷量。

2.复位式电路

电路组成：

复位式电压-频率转换电路的原理框图如图所示，电路由积分器和单限比较器组成，S为模拟电路开关，可由三极管或场效应管组成。

工作原理：

设输出电压u_O为高电平U_OH时S断开，u_O为低电平U_OL时S闭合。当电源接通后，由于电容C上电压为零，即u_O1=0，使u_O=U_OH，S断开，积分器对u_I积分，u_O1逐渐减小；一旦u_O1过基准电压U_REF，u_O将从U_OH跃变为U_OL，导致S闭合，使C迅速放电至零，即u_O1=0，从而u_O将从U_OL跃变为U_OH，；S又断开，重复上述过程，电路产生自激振荡，波形如图（b）所示。u_I愈大，u_O1从零变化到U_REF所需时间愈短，振荡频率也就愈高。