已故模擬專家Bob Pease和JimWilliams都喜歡用VFC(電壓-頻率轉(zhuǎn)換器)電路(參考文獻(xiàn)1~5),。本設(shè)計(jì)是獻(xiàn)給他們的一種低價(jià)而高性能的電路。從一家本地電子商店,，只要花幾美元就能買所有元件,。

電路有高的輸入阻抗,，采用單電源工作，與微控制器直連,。對(duì)于高達(dá)700kHz的頻率,，其線性誤差小于0.1%，動(dòng)態(tài)范圍為60dB,。電路采用了積分器,、比較器和單穩(wěn)架構(gòu)(圖1)。輸出頻率與輸入電壓成正比：f=(1/VCCtOS)VIN,，其中,，VCC是5V電源，tOS是單穩(wěn)產(chǎn)生的脈沖周期,，按照下式： tOS=0.7×ROS×COS,。電源VCC必須經(jīng)過(guò)濾和穩(wěn)壓。如果電源波幅有變化,，則校正曲線的斜率也會(huì)改變,。

由于式中不含積分器中使用的CINT和RINT，因此對(duì)它們沒(méi)有精確性或穩(wěn)定性的要求,。不過(guò),，電容CINT和COS必須有低的介質(zhì)吸收率。

圖1,，三只廉價(jià)IC和少量無(wú)源元件,，制成了一個(gè)有良好線性度、速度和動(dòng)態(tài)范圍的VFC

開關(guān)S1和R1,、C1與R2組成的定時(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了一個(gè)起動(dòng)電路,。這一步確保了電路能在任何輸入電壓下起振。接通電源以后,，開關(guān)保持閉合約1s,，使CINT完全充電。當(dāng)開關(guān)打開時(shí),，CINT開始以一個(gè)固定電流充電,，這個(gè)電流由輸入電壓幅度所確定。結(jié)果是,，在積分器的輸出端有一個(gè)上升的斜坡,。當(dāng)斜坡達(dá)到2.5V時(shí)，IC2產(chǎn)生一個(gè)脈沖,，因?yàn)?.5V是IC2的1B輸入端施密特觸發(fā)器的閾值電平,。由于脈沖幅度大于輸入電壓,，因此通過(guò)CINT的電流反向，CINT部分充電(圖2),。

圖2,，由于脈沖幅度大于輸入電壓，通過(guò)CINT的電流反向,，CINT部分充電

當(dāng)脈沖結(jié)束時(shí),，積分器開始另一次爬升的斜坡，重復(fù)這個(gè)循環(huán),。因?yàn)閮?nèi)置了施密特觸發(fā)器,，電路不需要單獨(dú)的比較器IC。大多數(shù)應(yīng)用無(wú)需任何調(diào)整就可使用,。只需要用電位器調(diào)整滿量程頻率,，電位是圖1中ROS的一部分。

不同頻率區(qū)間下的性能

可以選擇不同的頻率覆蓋區(qū)間(表1),，每個(gè)區(qū)間都有自己的CINT和ROS值,。這些區(qū)間的線性度各不相同。表中將線性誤差顯示為在2mV~2V范圍內(nèi),，對(duì)于輸入值的11個(gè)等間距值,，滿量程頻率的百分比。