電壓頻率轉(zhuǎn)換器

電壓—頻率轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)的頻率正比于（或受控于）外加電壓。由此可得出結(jié)論：

(1)若外加直流電壓，則電壓—頻率轉(zhuǎn)換器是頻率調(diào)節(jié)十分方便的信號(hào)源；

(2)若外加正弦波電壓，則電壓—頻率轉(zhuǎn)換器就是調(diào)頻振蕩器；

(3)若外加鋸齒波電壓，則電壓—頻率轉(zhuǎn)換器就成為掃頻振蕩器。所以，電壓—頻率轉(zhuǎn)換器廣泛地應(yīng)用于調(diào)頻器、掃頻器、鎖相環(huán)，以及廉價(jià)而高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器等電路中。

目前，國內(nèi)外已生產(chǎn)出多種單片式和模塊式集成電壓—頻率轉(zhuǎn)換器，其型號(hào)有ADVFC32、AD650、AD458、AD460等等。它們具有外接元件少、轉(zhuǎn)換精度高、溫度穩(wěn)定性好以及工作頻率高（最高可達(dá)500kHZ）等優(yōu)點(diǎn)。因此，使用這些集成組件如同使用其它專用模擬集成電路一樣，可令整個(gè)系統(tǒng)更具體積小、價(jià)格低廉、性能優(yōu)良以及維修方便等優(yōu)越性。

電壓頻率轉(zhuǎn)換器也稱為電壓控制振蕩電路（VCO），簡稱壓控振蕩電路。電壓—頻率轉(zhuǎn)換實(shí)際上是一種模擬量和數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換技術(shù)。當(dāng)模擬信號(hào)（電壓或電流）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)時(shí)，轉(zhuǎn)換器的輸出是一串頻率正比于模擬信號(hào)幅值的矩形波，顯然數(shù)據(jù)是串行的。這與目前通用的模數(shù)轉(zhuǎn)換器并行輸出不同，然而其分辨率卻可以很高。串行輸出的模數(shù)轉(zhuǎn)換在數(shù)字控制系統(tǒng)中很有用，它可以把模擬量誤差信號(hào)變成與之成正比的脈沖信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)式伺服機(jī)構(gòu)用來精密控制。 VFC 電壓-頻率轉(zhuǎn)換器（vfc）是青島晶體管研究所生產(chǎn)的電路。

VFC 有兩種常用類型：（a）多諧振蕩器式VFC ；（b）電荷平衡式VFC。多諧振蕩器式VFC簡單、便宜、功耗低而且具有單位MS輸出(與某些傳輸介質(zhì)連接非常方便)；電荷平衡式VFC的精度高于多諧振蕩是VFC，而且能對(duì)負(fù)輸入信號(hào)積分。

電壓-頻率轉(zhuǎn)換(頻率-電壓轉(zhuǎn)換)方法廣泛地應(yīng)用于鎖相技術(shù)，模數(shù)轉(zhuǎn)換，自動(dòng)穩(wěn)零技術(shù)，多路數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫妗?

1．模數(shù)轉(zhuǎn)換

AD652加上外部時(shí)鐘和計(jì)數(shù)器可以作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其分辨率取決于時(shí)鐘頻率和閘門時(shí)間。模數(shù)轉(zhuǎn)換器構(gòu)成如圖1所示，外部時(shí)鐘經(jīng)2N分頻獲得閘門時(shí)間，計(jì)數(shù)輸出二進(jìn)制數(shù)據(jù)送入微機(jī)寄存。為了在不太長的時(shí)間內(nèi)得到高分辨率的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，時(shí)鐘頻率必須提高，例如為得到16分辨率，時(shí)鐘頻率用4MHz，閘門時(shí)間是32.77ms,線性誤差達(dá)0.02%。

2．自動(dòng)調(diào)零

電壓—頻率轉(zhuǎn)換器AD650的動(dòng)態(tài)范圍很寬，有6個(gè)數(shù)量級(jí)，例如若其輸入滿度電壓為10V，則其最小的可精確轉(zhuǎn)換的電壓應(yīng)為10V。在這種工作條件下，轉(zhuǎn)換器的輸入失調(diào)電壓就顯得極為重要。如果該失調(diào)電壓固定不變，其轉(zhuǎn)換結(jié)果會(huì)偏移幾個(gè)赫茲，如果失調(diào)電壓變化，則就相當(dāng)于有一小的輸入而引起輸出頻率變化，這樣動(dòng)態(tài)范圍就會(huì)縮小。利用圖2所示電路可以實(shí)現(xiàn)失調(diào)電壓的自動(dòng)調(diào)節(jié)。AD582是一片采樣保持放大器。通過模擬開關(guān)AD7512DI，使AD650輸入端輪流接通輸入信號(hào)v1或地，而A₁(積分器)的輸出則經(jīng)過AD582來調(diào)節(jié)(AD650第13腳)。AD582的保持電容為0.1μF，這樣AD650的失調(diào)可以長時(shí)間保持不變。上述自動(dòng)調(diào)零電路實(shí)際上是一種放大器伺服環(huán)路，在測放大器是電壓—頻率轉(zhuǎn)換器中的運(yùn)算放大器A₁,它受作為控制放大器的AD582控制，其輸出為零。電阻(200kΩ)和電容(1nF)并聯(lián)，作為伺服環(huán)的單零點(diǎn)補(bǔ)償，使環(huán)路工作穩(wěn)定。v_c是電路的控制輸入，在該信號(hào)存在期間，電路校零。