电压/频率变换电路的设计步骤

1、设计思路

电压／频率变换器的输出信号频率fo与输入电压vI的大小成正比，输入控制电压vI常为直流电至，也可根据要求选用脉冲信号作为控制电压。其输出信号可为正弦波或者脉冲波形电压。

利用输入电压的大小改变电容器的充电速度，从而改变振荡电路的振荡频率，故可采用积分器作为输入电路。积分器的输出信号去控制电压比较器或者单稳态触发器，可得到矩形脉冲输出，由输出信号电平通过一定反馈方式控制积分电容恒流放电，当电容放电到某一阈值时，电容C再次充电。可见，输出脉冲信号的频率取决于电容的充放电速度，即决定vI值的大小，这就实现电压/频率变换。    

2、电压-频率转换器原理框图如图1所示。

图1  电压/频率变换器原理框图

(1) 积分器可采用出集成运算放大器和RC元件构成的反向输入积分器。

(2) 单稳态触发器可采用555集成定时器和RC元件构成。比较器可由集成运放构成。

(3) 电子开关可采用开关三极管接成反相器形式，当定时器(或比较器)输出为高电平时，三极管饱和导通，输出vI’近似为零。当定时器输出为低电平时，三极管截止，输出近似等于+VCC。

(4) 恒流源电路可采用开关三极管T、稳压二极管Dz等元件构成，参考电路如图2所示。

图2 恒流源电路

图中，Rb、D4及Dz给T提供基极偏置，Re提供射极偏置，与±15V电源构成恒流源电路，T的集电极电流Ic为恒定电流。当vI为0时，D2截止，D1导通，所以积分电容C通过三极管T放电。当vI’为1时，D2导通，D1截止，输入信号vI对C充电。在单稳态触发器的输出端得到频率为fo的矩形脉冲信号。