На Рисунке 1 показан преобразователь напряжение-частота (ПНЧ) на основе зарядового насоса, специально разработанный для питания от шины 3.3 В. Входные напряжения от 0 В до 2 В преобразуются в выходные сигналы частотой от 0 кГц до 3 кГц с линейностью в пределах 0.05%. Чтобы понять, как работает схема, предположим, что напряжение на инвертирующем входе усилителя A1 находится чуть ниже 0 В. Уровень напряжения на выходе усилителя положительный. В этих условиях выводы 12 и 13 микросхемы LTC1043, как и выводы 11 и 7, закорочены, что позволяет конденсатору 0.01 мкФ (C1) заряжаться до выходного опорного напряжения 1.2 В микросхемы LT1034. Когда ток, обусловленный входным напряжением, достигает значения, повышающего потенциал суммирующей точки усилителя A1 (инвертирующий вход, осциллограмма A на Рисунке 2) до положительного уровня, его выходное напряжение (осциллограмма B) становится низким. Это меняет состояние переключателей микросхемы LTC1043, замыкая выводы 12 и 14, а также 11 и 8. Это эффективно соединяет положительно заряженный вывод конденсатора C1 с землей на выводе 8 микросхемы LTC1043, заставляя ток течь из суммирующей точки усилителя в C1 через вывод 14 LTC1043 (осциллограмма C). Вследствие этого потенциал суммирующей точки A1 сбрасывается до небольшого отрицательного значения (снова, осциллограмма A). Постоянная времени цепи 120 пФ-50 кОм-10 кОм на неинвертирующем входе усилителя A1 гарантирует, что выходное напряжение A1 будет оставаться низким достаточно долго, чтобы конденсатор C1 полностью разрядился (неинвертирующий вход A1 – осциллограмма D). Диод Шоттки предотвращает чрезмерные отрицательные выбросы, обусловленные дифференцированием на конденсаторе 120 пФ.
 |
|
| Рисунок 1. | Преобразователь напряжение-частота с напряжением питания 3,3 В. Цепь обратной связи на основе зарядового насоса поддерживает высокую линейность и стабильность. |
Когда сигнал положительной обратной связи через конденсатор 120 пФ затухает, выходное напряжение A1 возвращается к положительному уровню, и весь цикл повторяется. Частота повторения этого процесса напрямую зависит от входного напряжения.
Это петля обратной связи со связью по переменному току. Из-за нее в момент запуска или при перегрузке усилителя А1 уровень его выходного напряжения может стать низким и оставаться таким постоянно. Если уровень выхода A1 остается низким достаточно долго, запускается внутренний генератор LTC1043 на частоте, определяемой емкостью конденсатора C2. Эта генерация инициирует накачку заряда через микросхему LTC1043, конденсатор C1 и суммирующую точку усилителя A1 до тех пор, пока не начнется нормальная работа. При нормальной работе выходное напряжение A1 управляет состоянием переключателей микросхемы LTC1043 через диод D1, никогда не оставаясь низким настолько долго, чтобы возникли колебания.
 |
|
| Рисунок 2. | Осциллограммы сигналов в узлах ПНЧ при напряжении питания 3.3 В. Зарядовый насос (осциллограмма C) поддерживает потенциал суммирующей точки (осциллограмма A), обеспечивая высокую линейность и точность. |
Для калибровки этой схемы нужно подать напряжение 7 мВ на ее вход и выбрать значение сопротивления 1.6 МОм (номинальное) для получения выходной частоты 10 Гц. Затем следует подать на вход напряжение 2.000 В и подстроечным потенциометром 10 кОм установить на выходе частоту 3 кГц. В результате должны быть получены следующие характеристики: линейность 0.05 %, подавление пульсаций напряжения питания 0.04 %/В, температурный коэффициент 75 ppm/°C от полной шкалы и потребляемый ток около 200 мкА. Напряжение источника питания может варьироваться от 2.6 В до 4.0 В без ухудшения этих характеристик. Если приемлем температурный уход параметров, отмеченные на схеме пленочные резисторы можно заменить стандартными резисторами с допуском 1%. Резисторы указанного на схеме типа имеют температурный коэффициент +120 ppm/°C, равный по величине и противоположный по знаку температурному коэффициенту конденсатора C1, что и обеспечивает отмеченный низкий общей дрейф схемы.
Купить LT1017 на РадиоЛоцман.Цены
