ELECTRONICA 2

CONVERTIDOR DE VOLTAGE A FRECUENCIA Y DE FRECUENCIA

A VOLTAGE

INTRODUCCION

Los convertidores de frecuencia a voltaje son circuitos integrados que convierten un voltaje de entrada análogo en un tren de pulsos cuya frecuencia de salida es proporcional al nivel de entrada. Se utilizan en aplicaciones de conversión análogo a digital donde la velocidad no es un factor crítico, también opera como convertidores de frecuencia a voltaje y pueden ser utilizados como convertidores de señales digitales a análogas de baja frecuencia. Dentro de los convertidores de señales de voltaje a frecuencia o de frecuencia a voltaje se encuentran

• LM2907 de National semiconductor• AD650 de Analog Devices• VFC32 de Burn Brown• XR4151 de Exar 

convertidor de frecuencia a voltaje

CONVERTIDOR DE FRECUENCIA A VOLTAJE LM2907 / LM2917

La serie LM2907, LM2917 comprende convertidores de frecuencia a voltaje monolíticos con un Amplificador Operacional / Comparador de alta ganancia diseñado para operar un relé, lámpara u otra carga cuando la frecuencia de entrada alcanza o excede un intervalo. El tacómetro usa una técnica de bomba de carga y ofrece conversión de frecuencia con un bajo rizado, protección de entrada total en dos versiones (LM2907-8, LM2917-8) y  salida balanceada a tierra para una frecuencia de entrada cero.

VENTAJAS•Salida balanceada para una frecuencia de entrada cero• Fácil de usar: VOUT = fIN x VCC x R1 x C1 •Una red RC proporciona la conversión de frecuencia• Zener regulador en el chip permite exactitud y estabilidad en la frecuencia para la conversión de voltaje a corriente (LM2917)

figura1

CIRCUITOS DE FONOCAPTOR MAGNÉTICO DE RELUCTANCIA VARIABLE DEL ALMACENADOR INTERMEDIARIO

Convertidor De Frecuencia A Voltaje Básico

La operación de la serie LM2907, LM2917 se comprende mejor si se observa el convertidor básico mostrado en la figura anterior. En esta configuración, una señal de frecuencia se aplica a la entrada de la bomba de carga en el pin 1. El voltaje que aparece en el pin 2 oscilará entre los dos valores los cuales son aproximadamente ¼ (VCC) –VBE y ¾ (VCC) –VBE. El voltaje en el pin 3 tendrá un valor igual a fIN x VCC x R1 x C1 * K, donde K es la constante de ganancia (normalmente 1.0).La salida del emisor (pin 4) está conectada a la entrada inversora del amplificador operacional de tal modo que el pin 4 seguirá el pin 3 y proporcionará una salida de voltaje proporcional a la frecuencia de entrada. La linealidad de este voltaje es típicamente menor que el 0.3% de la escala total.

COMO USARLO?

Elección de R1, C1 y C2

Existen algunas limitaciones en la elección de R1, C1 y C2 las cuales deberían de considerarse para una realización óptima. C1 también proporciona una compensación interna para la bomba de carga y deberá de ser elegido mayor de 100pF. Valores más pequeños pueden causar una corriente errónea en R1, especialmente a temperaturas bajas. Se deben seguir tres consideraciones para elegir R1.Primero, la salida de corriente en el pin 3 se fija internamente y por tanto V3max, dividido por R1, debe de ser menor o igual a este valor, por tanto:

Donde:

V3max es la salida del voltaje de salida de máxima escala requerido.I3max está determinada de la hoja de datos (150mA)Segundo, si R1 es muy grande, ésta puede llegar a ser una fracción significativa de la impedancia de salida en el terminal 3 la cual degrada la linealidad.

Finalmente, el voltaje de rizo debe de ser considerado, y el tamaño de C2 se ve afectado por R1. Una expresión que describe el contenido de este rizado en el terminal 3 para una sencilla combinación de R1 y C2 es:

C1 se selecciona de acuerdo con:

Finalmente para determinar C2  con el rizado máximo que puede aceptarse:

Ejemplo de diseño:

Se requiere un voltaje máximo de salida de 10 Volt, Vcc= 12 Volt, Fin máx= 1 KHz, Fmín = 10Hz, Vrizado = 0,05 Volt.

Cálculo de R1:

R1>V3max/I3min    donde I3min= 0,00015 A  (Del dataste)  y V3max = 10 VR1>10/0,00015 A    R1 > 66,66 K  ( Se selecciona R1 = 100 K, valor comercial)

Cálculo de C1:

C1 = V3 max/(R1*Vcc*fmax)     C1 = 10/(100K*12*1K)  =  8,3 nF

Cálculo de I2:

I2= fin*C1*Vcc     I2= 1KHz*8,3nF*12V   =  0,0996 mA

Cálculo de C2:

C2=(Vcc/2)*(C1/Vripple)*(1-Vcc*fin*C1/R1)

C2 = (12/2)*(8,3nF/0,05V)*(1-12*10Hz/100Kohm)  =0,0000001 F

APLICACIONES

Algunas aplicaciones de los convertidores de Frecuencia a Voltaje son:

Control de velocidad de motores. Medición de flujo Demodulación de FM Transmisión de datos. Aislamiento de sistemas Enlaces ópticos Interface de transductores con sistemas digitales. Telemetría de FM de bajo costo. Aislamiento de señales análogas Multiplexación análoga.