Преобразователь напряжение - частота на таймере серии 555

Этот простой преобразователь напряжение - частота основан на интеграторе Миллера и и таймере серии 555 (КР1006ВИ1).

Интегральный таймер 555 был разработан ещё в 1971 году, но до сих пор остаётся популярным компонентом для конструирования схем различного назначении. Добавив несколько компонент к этому таймеру, можно построить преобразователь напряжение - частота с довольно неплохой линейностью.

Диапазон входных напряжений преобразователя лежит в диапазоне от 0 до -10 вольт, что позволят получить частоту на выходе, лежащую в диапазоне 0..1 кГц.

Ток, протекающий через интегрирующий конденсатор С1, линейно зависит от входного напряжения

IC = –Vвх / (R1).

Когда напряжение на конденсаторе С1 достигнет значения, равное 2/3 напряжению питания, то разряжающий транзистор таймера 555 откроется, и напряжение на конденсаторе С1 вернётся к первоначальному значению, равному 1/3 напряжения питания, далее процесс заряда конденсатора снова повторится. Пока конденсатор С1 заряжается, на выходе таймера будет присутствовать высокий логический уровень, а когда конденсатор С1 разряжается, то уровень сменится на низкий.

Схема преобразователя напряжение-частота на таймере серии 555 (КР1006ВИ1)

Произведение входного напряжения на время заряда конденсатора С1 является константой. Так как время разряда гораздо меньше времени заряда, то выходная частота будет определятся следующим уравнением:

Fвых ≈ (Vвх / R1) * C1 * 1/3Uпит.

Модификация схемы - подача небольшого отрицательного напряжения на прямой вход операционного усилителя  DA1

Величину резистора R1 следует подобрать так, что бы при наличии определённого напряжения на входе, на выходе присутствовала бы соответствующая частота. Поскольку импульс, разряжающий конденсатор С1 имеет длительность примерно 16 мкс, то точность работы преобразователя будет снижаться с повышением частоты. Если подобрать резистор R1 так, что бы при напряжении на входе, равном -10 Вольт частота на выходе таймера составляла бы 1 кГц, то при входном напряжении равном -1 Вольт частота выходного сигнала будет равна 100 Гц, в этом случае погрешность преобразования будет лежать в диапазоне примерно от 0,3% до 3%. Если подобрать резистор R1 при наличии на входе напряжения, равного -5 Вольт, то точность преобразования будет равна примерно 1,5% по всему рабочему диапазону. Для улучшения параметров работы преобразователя рекомендуется использовать в качестве конденсатора С1 высококачественный элемент с низким тангенсом потерь.

В качестве микросхемы DA1 можно использовать практически любой современный операционный усилитель с внутренней коррекцией, например, К140УД708. При использовании некоторых моделей операционных усилителей может потребоваться подача небольшого отрицательного напряжения на прямой вход операционного усилителя DA1, как это показано на рисунке справа. В этом случае резистор R3 придётся подобрать опытным путём, что бы в схеме возникла устойчивая генерация.

BACK MAIN PAGE

Рейтинг@Mail.ru