AD650电压频率与频率电压转换器

摘要：

1. 概述

　　采用电压频率(V/F)转换器以频率形式传输模拟信号是远距离传输模拟信号而又不损失精度的最好解决方法。电压频率转换器将模拟输入信号转换为频率与其电压幅值对应的输出信号，它是模数转换器的另一种形式，是一种输出频率与输入信号成正比的电路。通过光电隔离器和无线电技术在远距离传输线路上传输频率信号使其不受干扰是较为容易的。其组成原理如图1所示。AD650电路既能用作电压频率转换器，又可用作频率电压转换器，因此在通讯、仪器仪表、雷达、远距离传输等领域得到广泛的应用。

2. 特点

　　AD650电路具有以下特点：
　　●满刻度频率高(达1MHz)
　　●很低的非线性度(在10kHz满刻度时非线性度小于0.002％，在100kHz满刻度时非线性度小于0.005％，在1MHz满刻度时非线性度小于0.07％)；
　　●输出电压范围宽(用作F/V转换器，其输出电压范围为0～10V)；
　　●温度范围宽(－40～85℃)；
　　●既能用作电压频率转换器，又可用作频率电压转换器。

3. 引脚排列及功能

　　AD650电路的引脚排列如图2所示，其功能和符号如表1所列。

4. 电路工作原理

　　AD650电压频率转换器工作原理如图3所示，它由积分器、比较器、精密电流源、单稳多谐振荡器和输出晶体管构成。输入信号电流可直接由电源提供，亦可由电阻(R1＋R3)端输入电压产生。由1mA内部电流源开关控制，以精确脉冲提供的内部反馈电流使这种电流源精确平衡。这种电流脉冲可看成是由精密的电荷群构成。出三极管每产生一个脉冲所需要的电荷群数量依赖于输入电流信号的幅度。由于每单位时间传递到求和点的电荷数量对输入信号电流幅度呈线性函数关系，所以可实现电压－频率转换。其特征频率f_OUT正比于V_IN，并与电路中的阻容值有关。由于电荷平衡式结构对输入信号作连续积分，所以具有优良的抗噪声性能。

5. 电参数

5.1 绝对最大额定值
　　AD650电路的绝对最大额定值如表2所列。
5.2 推荐工作条件
　　AD650电路的推荐工作条件如表3所列。
5.3 特性参数
　　AD650电路的特性参数如表4所列。

6. 典型应用电路

　　AD650可用于高分辨率数模转换器、长期高精度积分器、双线高抗噪声数字传输和数字电压表，并可广泛用于航空、航天、雷达、通讯、导航、远距离字传输等领域。AD650的输入电压可以是正电压输入、负电压输入或正负电压输入。－5V～＋5V正负电压输入的电压频率转换器应用电路如图5所示。AD650用作频率电压(F/V)转换器的应用电路如图6所示。
　　AD650的输出频率fOUT与输入电压VIN的关系可用公式(1)来描述。
　　f_OUT=V_IN／7.5C₁(R₁＋R₃)(1)
　　上式中R₁，R₂，R₃，C₂的取值由式(2)～(4)决定，式中V_INmax为最大输入电压，f_MAX为满刻度频率，V_P为输出电路的电源电压，一般为5V，I_L为负载电流。定时电容C₁的取值的依据图4选取。
    R₁＋R₃=V_INmax／0.25mA(2)
　　R₂min(Ω)=V_P／(8mA－I_L)(3)
　　C₂=(10－4／SEC)／f_MAX　(1000pF min)(4)