电压至频率转换器（VFC）是一种振荡器，它输出方波，该方波的频率与其输入电压成线性比例。输出方波可以直接馈送到微控制器的数字引脚以准确测量直流输入电压，这意味着可以使用8051或任何其他不具有内置ADC的微控制器来测量输入电压。
VFC通常被误认为是压控振荡器（VCO），但是VFC具有许多优势和增强的性能指标，而VCO则没有，例如动态范围，低线性误差，温度和电源电压的稳定性等。 。反之亦然，VFC也可能意味着频率到电压的转换，我们已经在上一教程中进行了演示。
此处，该电路中使用IC AD654演示操作，这是变频器的单片电压。示波器还用于显示输出方波。
集成电路AD654
AD654是电压至频率转换器IC，采用8引脚DIP封装。它由一个输入放大器，一个非常精密的内置振荡器和一个高电流集电极开路输出驱动器组成，可以使IC驱动多达12个TTL负载，光耦合器，长电缆或类似负载，并且可以在（5-30）伏之间。值得一提的是，与其他IC不同，AD654 IC输出方波，因此微控制器很容易测量读数。下面列出了该芯片的一些最有趣的功能。
特征：
- 宽输入电压±30 V
- 满量程频率高达500 kHz
- 125MΩ的高输入阻抗，
- 低漂移（4 µV /°C）
- 2.0 mA静态电流
- 低失调1 mV
- 对外部组件的最低要求
所需组件
| 编号 | 部分 | 类型 | 数量 |
| 1个 | AD654 | 我知道了 | 1个 |
| 2 | LM7805 | 稳压器IC | 1个 |
| 3 | 1000pF | 电容器类 | 1个 |
| 4 | 0.1uF的 | 电容器类 | 1个 |
| 5 | 470uF，25V | 电容器类 | 1个 |
| 6 | 10K，1％ | 电阻器 | 4 |
| 7 | 电位器，10K | 可变电阻器 | 1个 |
| 8 | 供电单元 | 直流12V | 1个 |
| 9 | 单线规 | 泛型 | 6 |
| 10 | 面包板 | 泛型 | 1个 |
原理图，示意图
此电压至频率转换器电路的原理图摘自数据手册，并添加了一些外部组件以修改电路，以进行本演示
该电路构建在无焊面包板上，其原理图中所示的组件为演示目的，在放大器的输入部分增加了一个电位计以改变输入电压，由此我们可以观察到输出的变化。
注意！所有组件应尽可能靠近放置，以减少寄生电容的电感和电阻。
设备如何运作？
内部运算放大器用作输入，当向变频器的电流提供1mA驱动电流时，该放大器就可以将输入电压转换为NPN跟随器的驱动电流。它为外部定时电容器充电，该方案允许振荡器在100 nA至2mA的总电压范围内提供非线性。此输出还送至输出驱动器，该驱动器只是一个具有集电极开路的NPN功率晶体管，我们可以从中获得输出
计算方式
从理论上计算电路的输出频率，可以使用以下公式
Fout = Vin / 10 * Rt * Ct
哪里，
- Fout是输出频率
- Vin是电路的输入电压，
- Rt是RC振荡器的电阻
- Ct是Rc振荡器的电容器
例如，
- Vin为0.1V或100mV
- Rt是10000K或10K
- Ct为0.001uF或1000pF
Fout = 0.1 /（10 * 10 * 0.001）Fout = 1 KHz
因此，如果将0.1V施加到电路的输入，我们将在输出中获得1kHz
电压至变频器测试
要测试电路，请使用以下工具
- 12V开关模式电源（SMPS）
- Meco 108B +万用表
- Hantech 600BE USB PC示波器
在构建电路时，使用了1％的金属膜电阻器，并且未考虑电容器的容差。测试期间室温为22摄氏度
测试设置
如您所见，直流输入电压为11.73 V
IC输入引脚的电压为104.8 mV
在这里，您可以看到DSO的输出为1.045 kHz。
甲工作电路的详细视频下面，其中多路输入分别给予，并在输入电压的比率的频率变化中给出。
进一步增强
通过在PCB上制作电路，可以提高稳定性，还可以使用容差为0.5％的电阻器和电容器来提高精度。该电路最重要的部分是RC振荡器部分，因此RC振荡器必须放置在尽可能靠近输入引脚的位置，否则，PCB走线或组件的起始电容和电阻可能会降低电路的精度。
应用领域
这是非常有用的IC，可用于许多应用，下面列出了其中的一些应用
- AD654 VFC作为ADC
- 倍频器
- 带热电偶的温度传感器
- 应变片
- 函数发生器
- 自偏置精密时钟
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