使用KA331构建频率电压转换器电路

使用KA331构建频率电压转换器电路,第1张

  频率电压转换器将频率或脉冲转换为成比例的电输出,例如电压或电流。它是重复事件发生的机电测量的重要工具。因此,当我们在频率电压转换器电路上提供频率时,它将提供成比例的直流输出。这里我们使用KA331 IC构建频率电压转换器电路

  KA331集成电路

  KA331是一种电压频率转换器,用于制作简单的低成本模数转换器,但也可以用作频率电压转换器。8 针 DIP IC 可在 1Hz 至 100 KHz 的宽带宽范围内工作。它还具有从 5V 到 40V 的宽电源电压范围。KA331 相当于流行的 LM331。LM331 也可用于这种 F-to-V 电路。

  下面是数据表中KA331的引脚图和内部电路,

使用KA331构建频率电压转换器电路,pYYBAGMYULqAdCsNAAHmZ0-Hy2c592.png,第2张

使用KA331构建频率电压转换器电路,poYBAGMYULaAB5e9AAJ6EG-xcuk592.png,第3张

  所需材料

  KA331 IC - 1个

  .01uF 陶瓷电容器 - 1 个

  470pF 陶瓷电容 - 1pc

  1uF 16V 电解电容

  10k 电阻器,具有 1% 稳定性等级 MFR - 2 个

  100k 电阻器,1% 稳定等级 MFR - 2pcs

  一个 68k 电阻器,具有 1% 稳定性等级 MFR - 1pc

  一个 6.8k 电阻器,具有 1% 稳定性等级 MFR - 1pc

  面包板

  15V电源

  单股线

  用于检查整个电路的频率发生器或函数发生器。

  原理图,示意图

使用KA331构建频率电压转换器电路,poYBAGMYULGAckT0AAB4aps5fq8763.png,第4张

频率电压电路的工作

电路的主要元件是KA331。电路的输入跨接一个 470pF 电容 C1,该电容进一步连接到 KA331 的阈值引脚(引脚 6)。电阻 R3 和 R4 构成分压电路,连接到 KA331 的比较器引脚 7。电容 C3 和电阻 R5 是 RC 定时器,它在引脚 5 上提供所需的振荡。电阻 R2 在引脚 2 上提供参考电流。电路提供 15v 电压,连接在 KA331 的引脚 8 上。

要计算电路的输出电压,公式为 -

 

Vout = f输入x 参考电压 x (R L /R S ) x (R t x C t )

 

其中 f input是频率,R L是负载电阻,R S是电流源电阻,R t和 C t是 RC 振荡器的电阻和电容。

因此,对于我们的电路,公式将是 -

 

Vout = f输入x 参考电压 x (R 6 /R 2 ) x (R 5 x C 3 )

 

根据数据表,KA331 的参考电压为 1.89V。因此,如果我们在电路上提供 500 Hz 的输入信号以获得输出电压 -

 

Vout = 500 x 1.89 x (100k/100k) x (6.8kx 0.001uf) 
Vout = 500 x 1.89 x 1 x (6800k x 10 -8 ) 
Vout = 0.064V 或 64mV

 

因此,当整个电路施加 500 Hz 频率时,电路将提供 64 mV 输出。

  在这里,我们在面包板上构建了电路。

使用KA331构建频率电压转换器电路,poYBAGMYUK2AN9NbAAO5yM8qvIQ493.png,第5张

  频率电压电路测试

  为了测试电路,使用了以下工具——

  科学PSD3205台式电源。

  Metravi FG3000 函数发生器。

  UNI-T UT33D 万用表

  该电路使用 1% 金属膜电阻器构成,未考虑电容器容差。测试期间室温为22摄氏度。

  为了测试电路,工作台电源设置为 15V 输出。

使用KA331构建频率电压转换器电路,pYYBAGMYUKmAcI4wAAUk5FAJNbE431.png,第6张

  函数发生器提供大约 500 Hz 作为方波输出。

使用KA331构建频率电压转换器电路,poYBAGMYUKaAdNE4AANVLFhtlZA378.png,第7张

  对于那些无法使用函数发生器的人,可以使用经典的 LM555 IC 构建定时器电路,或者也可以使用 Arduino 构建函数发生器。但是,Android 应用程序也可以在通过耳机输出生成信号的情况下工作。

  万用表连接在输出端,量程选择为毫伏。

使用KA331构建频率电压转换器电路,pYYBAGMYUESAdhAJAAfw3bznCz8524.png,第8张

  万用表的输出显示计算值。当输入端提供 500 Hz 方波时,电路提供 64 mV 输出。

  最后给出了详细的工作视频,其中给出了多个输入,输出电压按照输入电压的比例变化。

  改进

  这种频率电压转换器电路可以构建在 PCB 上以获得更好的精度。电路的关键部分是 RC 振荡器。RC 振荡器需要放置在靠近 KA331 IC 的距离内。在长距离内,铜迹线可能会使振荡漂移,因为它会增加额外的电阻并产生杂散电容。还需要适当的接地层。

  应用

  频率电压转换器用于测量和仪表,例如转速计使用频率电压转换器来计算电机的速度。不同种类的仪表,速度计也使用这种技术。

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