電壓頻率轉換器

電壓頻率轉換器也稱為電壓控制振盪電路（VCO），簡稱壓控振盪電路。電壓—頻率轉換實際上是一種模擬量和數字量之間的轉換技術。當模擬信號（電壓或電流）轉換為數字信號時，轉換器的輸出是一串頻率正比於模擬信號幅值的矩形波，顯然數據是串行的。這與目前通用的模數轉換器並行輸出不同，然而其分辨率卻可以很高。串行輸出的模數轉換在數字控制系統中很有用，它可以把模擬量誤差信號變成與之成正比的脈衝信號，以驅動步進式伺服機構用來精密控制。 VFC 電壓-頻率轉換器（vfc）是青島晶體管研究所生產的電路。 ^[1] 

VFC 有兩種常用類型：（a）多諧振盪器式VFC ；（b）電荷平衡式VFC。多諧振盪器式VFC簡單、便宜、功耗低而且具有單位MS輸出(與某些傳輸介質連接非常方便)；電荷平衡式VFC的精度高於多諧振盪是VFC，而且能對負輸入信號積分。 ^[2] 

電壓—頻率轉換器輸出信號的頻率正比於（或受控於）外加電壓。由此可得出結論：

(1)若外加直流電壓，則電壓—頻率轉換器是頻率調節十分方便的信號源；

(2)若外加正弦波電壓，則電壓—頻率轉換器就是調頻振盪器；

(3)若外加鋸齒波電壓，則電壓—頻率轉換器就成為掃頻振盪器。所以，電壓—頻率轉換器廣泛地應用於調頻器、掃頻器、鎖相環，以及廉價而高精度的模數轉換器和數模轉換器等電路中。 ^[3] 

目前，國內外已生產出多種單片式和模塊式集成電壓—頻率轉換器，其型號有ADVFC32、AD650、AD458、AD460等等。它們具有外接元件少、轉換精度高、温度穩定性好以及工作頻率高（最高可達500kHZ）等優點。因此，使用這些集成組件如同使用其它專用模擬集成電路一樣，可令整個系統更具體積小、價格低廉、性能優良以及維修方便等優越性。 ^[3] 

電壓-頻率轉換(頻率-電壓轉換)方法廣泛地應用於鎖相技術，模數轉換，自動穩零技術，多路數據傳輸等方面。

1．模數轉換

AD652加上外部時鐘和計數器可以作為模數轉換器，其分辨率取決於時鐘頻率和閘門時間。模數轉換器構成如圖1所示，外部時鐘經2N分頻獲得閘門時間，計數輸出二進制數據送入微機寄存。為了在不太長的時間內得到高分辨率的轉換數據，時鐘頻率必須提高，例如為得到16分辨率，時鐘頻率用4MHz，閘門時間是32.77ms,線性誤差達0.02%。 ^[2] 

2．自動調零

電壓—頻率轉換器AD650的動態範圍很寬，有6個數量級，例如若其輸入滿度電壓為10V，則其最小的可精確轉換的電壓應為10V。在這種工作條件下，轉換器的輸入失調電壓就顯得極為重要。如果該失調電壓固定不變，其轉換結果會偏移幾個赫茲，如果失調電壓變化，則就相當於有一小的輸入而引起輸出頻率變化，這樣動態範圍就會縮小。利用圖2所示電路可以實現失調電壓的自動調節。AD582是一片採樣保持放大器。通過模擬開關AD7512DI，使AD650輸入端輪流接通輸入信號v1或地，而A₁(積分器)的輸出則經過AD582來調節(AD650第13腳)。AD582的保持電容為0.1μF，這樣AD650的失調可以長時間保持不變。上述自動調零電路實際上是一種放大器伺服環路，在測放大器是電壓—頻率轉換器中的運算放大器A₁,它受作為控制放大器的AD582控制，其輸出為零。電阻(200kΩ)和電容(1nF)並聯，作為伺服環的單零點補償，使環路工作穩定。v_c是電路的控制輸入，在該信號存在期間，電路校零。 ^[2]