Как работает преобразователь напряжение-частота КР1108ПП1. Каковы основные параметры и характеристики микросхемы К1108ПП1. Какова типовая схема включения КР1108ПП1 в режиме преобразователя напряжение-частота. Как рассчитать номиналы внешних компонентов для КР1108ПП1. Где применяются прецизионные преобразователи напряжение-частота-напряжение.
Принцип работы и основные характеристики КР1108ПП1
Микросхема КР1108ПП1 представляет собой прецизионный преобразователь напряжение-частота-напряжение. Она может работать в двух основных режимах: преобразования напряжения в частоту и преобразования частоты в напряжение. В данной статье мы рассмотрим первый режим работы — преобразователя напряжение-частота.
Основные характеристики КР1108ПП1:
- Диапазон входных напряжений: 0-10 В
- Диапазон выходных частот: от долей Гц до 500 кГц
- Нелинейность преобразования: не более 0,01% в диапазоне до 10 кГц
- Напряжение питания: ±15 В
- Ток потребления: не более 6 мА
Высокая точность и широкий диапазон преобразования делают КР1108ПП1 отличным выбором для прецизионных измерительных систем.
Схема включения КР1108ПП1 в режиме преобразователя напряжение-частота
Для работы КР1108ПП1 в режиме преобразователя напряжение-частота требуется минимум внешних компонентов. Типовая схема включения показана на рисунке:
[Здесь должен быть рисунок со схемой включения КР1108ПП1]
Основные элементы схемы:
- Rинт — резистор, задающий ток интегратора
- Cинт — конденсатор интегратора
- Ct — конденсатор времязадающей цепи одновибратора
Номиналы этих компонентов определяют диапазон выходных частот и линейность преобразования.
Расчет номиналов внешних компонентов для КР1108ПП1
Для расчета номиналов внешних компонентов используется следующая формула:
fmax = (I1 + I2) / (4 * C t * Uвх.макс)
где:
- fmax — максимальная выходная частота
- I1 и I2 — внутренние токи микросхемы (по 1 мА каждый)
- Ct — емкость конденсатора времязадающей цепи
- Uвх.макс — максимальное входное напряжение (10 В)
Пример расчета для fmax = 12642 Гц:
- Принимаем Ct = 2400 пФ
- Рассчитываем Rинт = 41,25 кОм
- Cинт оставляем равным рекомендуемому значению 10 нФ
Точная настройка производится подстроечным резистором в цепи Rинт.
Применение преобразователей напряжение-частота на основе КР1108ПП1
Прецизионные преобразователи напряжение-частота находят широкое применение в различных областях измерительной техники и автоматики:
- Аналого-цифровое преобразование с высокой точностью
- Измерение физических величин (температуры, давления и др.) с преобразованием в частоту
- Системы сбора данных и телеметрии
- Преобразователи для датчиков в промышленных системах управления
Высокая линейность и температурная стабильность КР1108ПП1 позволяют создавать на ее основе прецизионные измерительные приборы.
Особенности работы с КР1108ПП1 при низких частотах
При работе КР1108ПП1 на низких частотах (менее 1 Гц) следует учитывать ряд особенностей:
- Увеличивается влияние температурного дрейфа параметров внешних компонентов
- Возрастает роль токов утечки конденсаторов
- Требуется более тщательный выбор типов пассивных компонентов
Для повышения стабильности работы на низких частотах рекомендуется:
- Использовать прецизионные резисторы с низким ТКС
- Применять конденсаторы с малыми токами утечки (полипропиленовые, поликарбонатные)
- Обеспечить хорошую экранировку схемы от помех
При правильном выборе компонентов КР1108ПП1 способна обеспечить высокую точность преобразования даже на частотах порядка 0,1 Гц.
Интерфейс КР1108ПП1 с микроконтроллерами
Для подключения КР1108ПП1 к микроконтроллеру обычно используют следующую схему:
- Выход преобразователя подключают к входу захвата/сравнения таймера микроконтроллера
- Настраивают таймер на подсчет импульсов за фиксированный интервал времени
- По количеству импульсов рассчитывают частоту, а затем и входное напряжение
Такой подход позволяет реализовать прецизионный АЦП на базе микроконтроллера и КР1108ПП1. Преимущества данного метода:
- Высокая разрешающая способность (до 16-20 бит)
- Хорошая помехозащищенность благодаря частотному представлению сигнала
- Возможность усреднения результатов за длительное время
При правильной реализации можно добиться точности преобразования лучше 0,01%.
Сравнение КР1108ПП1 с современными микросхемами преобразователей напряжение-частота
Несмотря на то, что КР1108ПП1 была разработана несколько десятилетий назад, она до сих пор остается конкурентоспособной по ряду параметров:
| Параметр | КР1108ПП1 | Современные аналоги |
|---|---|---|
| Нелинейность | 0,01% | 0,005-0,05% |
| Температурный дрейф | 50 ppm/°C | 20-100 ppm/°C |
| Максимальная частота | 500 кГц | 0,5-4 МГц |
| Напряжение питания | ±15 В | 3,3-5 В или ±15 В |
Основные преимущества современных микросхем:
- Меньшее энергопотребление
- Работа от однополярного питания
- Наличие дополнительных функций (калибровка, температурная компенсация)
Однако КР1108ПП1 остается привлекательным выбором благодаря доступности, проверенной временем надежности и хорошей документации.
Расчет принципиальной схемы источника питания датчика, страница 6
Информатика и выч. техника \ Проектирование и расчет преобразователей информации
« напряжение – частота » и « частота – напряжение » , уровни импульсного выходного сигнала данной ИМС – стандартные уровни ТТЛ . В данной рабо-те нас интересует включение данной ИМС в качества преобразователя « напряжение – частота » . Уровень входного напряжения – 0..10 В , значение генерируемой частоты выходных импульсов устанавливается с помощью внешних элементов и может изменяться от долей Герца до 500 кГц . Параметры ИМС КР1108ПП1:
Нелинейность АЦП в диапазоне 10 кГц , не более – 0,01% ;
Напряжение питания , В — ;
Ток потребления, мА , не более – 6 ;
Назначение выводов микросхемы :
1- инвертирующий вход интегратора ;
4 — напряжение отрицательного источника питания ;
5 — емкость одновибратора Сt ;
6 — вход блокирования ;
7 — частотный выход ;
9 — вход компаратора неинвертирующий ;
10 — вход компаратора инвертирующий ;
11 — общий вывод ;
12 — напряжение положительного источника питания ;
13 — выход интегратора ;
14 — неинвертирующий вход интегратора ;
Рис.
14. Внешний вид ИМС КР1108ПП1 и схема включения
в режиме преобразователя «напряжение-частота» .
Рассмотрим вопрос о
выборе значений внешних элементов , регули-рующих выходную частоту .
Максимальная выходная частота , максимальное входное напряжение и значения
внешних элементов связаны между собой формулой : .
Значения I1 , I2 и Ue1 –
внутренние параметры ИМС и равны соответственно : I1=1 мА , I2=1
мА , Uе1=8 В . Известен нам также параметр Uвх=10 В . Рассчитаем максимальное
значение выход-ной частоты при максимальном входном напряжении исходя из
условия , что за два месяца при максимальном входном сигнале 10 В счетчик
должен изменить показания от «000000» до «999999» , т.е. совершить 1000000
отсчетов . Тогда f=n/t , где n –
кол-во отсчетов , t – время , в
течении которого производились отсчеты ( за два месяца это составит 5184000
се-кунд ) , подставив значения , получаем f=0.193 Гц . Мы можем подобрать номиналы внешних элементов под
данную частоту , но в этом случае возникает следующая проблема : 0.
Поэтому рассчитаем
номиналы на более высокую выходную частоту , а выходную последовательность
импульсов подадим на вход делителя частоты на основе двух ИМС КР1533ИЕ19 (
сдвоенные 4-х разрядные двоичные счетчики ) . Коэффициент деления входной
частоты для последовательного включения четырех счетчиков равен 216 , т.е. 65536 , тогда максимальная частота ПНЧ составит 12642 Гц . Произведение
в этом случае составит 10 Пересчитаем данные номиналы
для значения f=12642 Гц . Примем Сt=2400 пФ , тогда Rинт=41,25 кОм . Резистор Rинт реализуем в виде последователь-ного
соединения резистора номиналом 40 кОм и подстроечного резистора , при помощи
которого производится настройка схемы таким образом , что при подаче на вход
ИМС напряжения 10В частота выходных импульсов составит 12642 Гц . Значение Синт оставим без изменений , т.к. оно не оказывает непосредственного влияния на
выходную частоту.
Делитель выходной частоты ПНЧ .
В качестве делителя выходной частоты ПНЧ применим
последова-тельное соединение двух сдвоенных 4-х разрядных двоичных счетчиков на
основе ИМС КР1533ИЕ19 , уровни входных и выходных сигналов данной ИМС –
стандартные уровни ТТЛ . Данная ИМС представляет собой два идентичных двоичных
четырехразрядных счетчика с индивидуальными входами тактирования и сброса ,
необходимый коэффициент деления входной частоты получаем путем подачи импульсов
с выхода Q3 предыдущего счетчика на счетный вход А
следующего счетчика .
Скачать файл
