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uo的控制。
设ui<0, ;
uo的高电平为uoh,uo的低电平为uol;
当uo=uoh时,s闭合,当uo=uol时,s断开。
当uo=uol时,s断开,积分器对输入电流ii积分,且ii=ui/r,uo1随时间逐渐上升;当增大到一定数值时,从uol跃变为uoh,使s闭合,积分器对恒流源电流i与ii的差值积分,且i与ii的差值近似为i,uo1随时间下降;因为 ,所以uo1下降速度远大于其上升速度;当uo1减小到一定数值时,uo从uoh跃变为uol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。ui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ii在较长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uo为高电平uoh时s断开,uo为低电平uol时s闭合。当电源接通后,由于电容c上电压为零,即uo1=0,使uo=uoh,s断开,积分器对ui积分,uo1逐渐减小;一旦uo1过基准电压uref,uo将从uoh跃变为uol,导致s闭合,使c迅速放电至零,即uo1=0,从而uo将从uol跃变为uoh,;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。ui愈大,uo1从零变化到uref所需时间愈短,振荡频率也就愈高。











