电压/频率转换器BG382的原理及应用

1 概述

在利用单片机设计的自动测量和控制系统中，经常要将电压信号转换为频率信号或将频率信号转换成电压信号。这里要介绍的V/F和F/V转换器件BG382就可实现电压和频率的相互转换，而且具有较高的精度、线性和积分输入特性，利用它可以抑制串扰干扰。如果将其输出的信号调制成射频信号或光脉冲，还可在不受电磁影响的情况下进行无线或光纤等远距离通信传输。

2 BG382的封装及引脚

图1所示是BG382的外型封装形式。其引脚及功能如表1所列。

表1 BG382的引脚功能

3 BG382的V/F和F/V转换

3．1 V/F转换电路

图2所示是由BG382组成的简单V/F变换器，其输入为10mV~10V，输出为10Hz~10kHz，满刻度线性精度的典型值为±0.5%。

影响上面电路线性精度的原因是恒流源1端的电压会随输入端输入电压的变化而变化，从而使恒流源的性能变差，Io约为137μA。如果输入电压由10mV变为10V，由此所引起的Io变化约为1μA，即对Io的影响为1/137。而Io的变化将影响输出频率的变化，从而使线性精度的曲线上端向上翘；另外，由于集成电路内比较器的输入端，即6、7脚存在失调现象，影响了线性精度的低端；同时由于比较器的增益较低，也影响了其灵敏度，增大了误差。

以上电路仅适用于精度要求不高方面的应用，图3所示是由BG382组成的高精度V/F转换电路，其精度可达±0.05%，该电路采用了由运放BG305和积分电容C1组成的有源积分电路，这个积分电路将负载输入电压变为正斜坡电压，当积分器输出达到BG382 内部比较器的比较电平时，单稳电路被触发，恒流源的电流Io从1端流出，使积分器的输出急剧下降，单稳输出结束时，斜坡输出电压上升，重复以上转换周期。

由于信号从运算放大器的反相端输入，因此要求输入信号为负值，如果信号从运算放大器同相端输入，则输入信号应为正。

    该电路线性精度高的原因在于：恒流源的1端接在运算放大器的虚地端，使恒流源总是处在电位上，这样恒流源电流Io的大小不再受输入电压变化的影响。可选择低失调电压、低失调电流的运算放大器，如OP07，同时，也要求选择稳定性好、温度系数低的电容。

    3．2 F/V转换电路

图4是由BG382组成的F/V转换电路。其线性精度可达±1%，当输入频率一方波时，其输出经过后面的运算放大器构成了一级低通滤波器。

为了获得到较好的效果，电路中的阻容元件就采用低温度系数的稳定器件，如金属膜电阻和绝缘介质高的聚苯乙稀或丙稀电容。

4 典型应用电路

图5是由BG382构成的V/F转换器与单片机8098的接口电路。图中，通过光电耦合器件4N28的隔离措施，可以减少转换通道及电源对单片机的干扰。CD4049用于削弱残留电压对8098单片机HIS口的影响。

图5

    图5电路由于利用了8098单片机的高速输入HIS功能以及8098单片机简便的测频和输出频率可编程技术，因此，该接口电路非常简单，且占用计算机资源少，同时还能以查询和中断两种编程方式来工作。