Недорогой преобразователь напряжения в частоту на таймере NE555
Gyula Dioszegi
В 1971 году компания Signetics, позднее инкорпорированная в Philips, впервые представила на рынок ИМС таймера NE555. Производители до сих выпускают эти ИМС в количестве более 1 млрд. в год. Добавив к микросхеме NE555 всего несколько компонентов, вы можете построить простой преобразователь напряжения в частоту ценой менее 50 центов. Кроме таймера схема содержит интегратор Миллера на операционном усилителе TL071.
При значениях номиналов элементов, указанных на Рисунке 1, изменению входного напряжения от 0 до -10 В соответствует изменение частоты выходного сигнала от 0 до 1000 Гц. Ток заряда конденсатора С1 является функцией входного напряжения:
Когда напряжение на конденсаторе С1 достигнет величины в две трети от напряжения питания VCC, открывается внутренний разряжающий транзистор ИМС 555, и напряжение на С1 опускается до уровня, равного одной трети VCC, то есть, до нижнего порога компаратора. По достижении одной трети этого напряжения внутренний транзисторный ключ закрывается, и конденсатор С1 вновь начинает заряжаться. Во время заряда С1 выход NE555 находится в высоком состоянии, а во время разряда - в низком. Если неизменном входном напряжении время заряда С1 постоянно. Принимая во внимание, что время разряда конденсатора значительно меньше, чем время заряда, для расчета частоты выходного сигнала можно использовать выражение:
Подстроечный резистор Р1 позволяет калибровать соотношение между частотой выходного сигнала и входным напряжением. Поскольку время разряда конденсатора составляет порядка 30 мкс, с увеличением частоты точность преобразования уменьшается. Если откалибровать шкалу так, чтобы входному напряжению -1 В соответствовала частота 100 Гц, а напряжению -10 В -10ОО Гц, то погрешность преобразования в этом диапазоне будет изменяться от 0.3 до 3%. Если же с помощью Р1, выполнить калибровку выходной частоты в середине диапазона входного напряжения на уровне -5 В, то погрешность преобразования будет менее 1.3% во всем диапазоне частот. Для повышения точности следует выбирать конденсатор С1 с малым тангенсом угла потерь и низкой диэлектрической абсорбцией. Чтобы уменьшить зависимость параметров схемы от температуры, в качестве R1 следует выбрать резистор с низким ТКС, а подстроечный резистор Р1 должен быть многооборотным металлокерамическим.
EDN