Преобразователь напряжение-частота

Обзор оборудования.

Преобразователи напряжение—частота (ПНЧ) являются наиболее дешевым средством преобразования сигналов для многоканальных систем ввода аналоговой информации в ЭВМ, обеспечивающим высокую помехозащищенность и простоту гальванической развязки. ПНЧ — отличное решение для задач измерения усредненных параметров, расхода, а также задач генерирования и модуляции частоты.

ПНЧ относятся к классу интегрирующих преобразователей, поэтому обладают соответствующими достоинствами: хорошей точностью при минимальном числе необходимых прецизионных компонентов, низкой стоимостью, высокой помехоустойчивостью, малой чувствительностью к изменениям питающего напряжения, отсутствием дифференциальной нелинейности.

ПНЧ преобразует входное напряжение в частоту выходных импульсов, которые могут передаваться на большие расстояния без искажения информационного параметра — частоты. Второй этап аналого-цифрового преобразования: «частота—код» осуществляется путем подсчета импульсов за фиксированный интервал времени, то есть усреднением. Если этот интервал сделать кратным периоду основной помехи (20 мс), то помеха подавляется полностью. Это свойство особенно полезно для измерения зашумленных низкоуровневых сигналов, например э.д.с. термопары.

В интегральных микросхемах ПНЧ используется метод интегрирования входного сигнала с импульсной компенсацией заряда интегрирующего конденсатора. Для получения высокой точности и стабильности преобразования необходимо обеспечить постоянство вольт-секундной площади импульса обратной связи.

Выбор типа оборудования

Отечественная промышленность выпускает ПНЧ типа КР1108ПП1, КР1108ПП1Б. Его зарубежный аналог, совместимый по выводам — ADVFC32 фирмы Analog Devices, VFC32 и VFC320 фирмы Burr-Brown.

Микросхема выпускается в круглом и DIPкорпусе, расположение и назначение выводов показано на рисунке 1.

Рисунок 1. Расположение выводов микросхемы КР1108ПП1, ADVFC32

Параметры микросхем приведены в таблице 1.

Таблица 1. Основные электрические параметры микросхемы КР1108ПП1.

Наименование параметра, единица измерения Буквенное обозначение Норма КР1108ПП1, нe более Норма КР1108ПП1Б, нe более Температура, °C

Напряжение положительного источника питания, В Uсс1 15±5% 15±5% 25

Напряжение отрицательного источника питания, В Uсс2 -15±5% -15±5% 25

Ток потребления по положительному источнику питания, мА Icc1 6,0 6,0 25

7,0 7,0 -10

Ток потребления по отрицательному источнику питания, мА Icc2 6,0 6,0 25

7,0 7,0 -10

Напряжение смещения нуля на входе (по модулю), мВ, Uio 4 4 25

8 8 -10

Выходное напряжение низкого уровня, мВ Uol 400 400 25

Входной ток смещения нуля по неинвертирующему входу, нА Iio1 150 150 25

150 250

150 -10

Входной ток смещения нуля по инвертирущему входу (по модулю), нА Iio2 60 60 25

60 100

60 -10

Нелинейность АЦП в диапазоне «10 кГц», млн" 1 Dluf10 100 100 25

175 250 -10

Нелинейность ЦАП в диапазоне «10 кГц», млн" 1 Dlfu10 100 100 25

175 250 -10

Нелинейность АЦП в диапазоне «100 кГц», млн" 1 Dluf100 — 500 25

Нелинейность ЦАП в диапазоне «100 кГц», млн" 1 Dlfu100 — 500 25

Погрешность в конечной точке характеристики преобразования, в % от номинального значения конечной точки характеристики преобразования (по модулю) Dfs 10 10 25