电压/频率转换电路一、设计任务与要求①将输入的直流电压转换成与之对应的频率信号。
二、方案设计与论证电压-频率转换电路（VFC）的功能是将输入直流电压转换成频率与其数值成正比的输出电压，故也称为电压控制振荡电路（VCO），简称压控振荡电路。
通常，它的输出是矩形波。
方案一、电荷平衡式电路：如图所示为电荷平衡式电压-频率转换电路的原理框图。
电路组成：积分器和滞回比较器，S为电子开关，受输出电压uO的控制。
设uI<0，；uO的高电平为UOH，uO的低电平为UOL；当uO=UOH时，S闭合，当uO=UOL时，S断开。
当uO=UOL时，S断开，积分器对输入电流iI积分，且iI=uI/R，uO1随时间逐渐上升；当增大到一定数值时，从UOL跃变为UOH，使S闭合，积分器对恒流源电流I与iI的差值积分，且I与iI的差值近似为I，uO1随时间下降；因为，所以uO1下降速度远大于其上升速度；当uO1减小到一定数值时，uO从UOH跃变为UOL回到初态，电路重复上述过程，产生自激振荡，波形如图(b)所示。
由于T1>>T2，振荡周期T≈T1。
uI数值愈大，T1愈小，振荡频率f愈高，因此实现了电压-频率转换，或者说实现了压控振荡。
电荷平衡式电路：电流源I对电容C在很短时间内放电的电荷量等于iI在较长时间内充电的电荷量。
方案二、复位式电路：电路组成：复位式电压-频率转换电路的原理框图如图所示，电路由积分器和单限比较器组成，S为模拟电路开关，可由三极管或场效应管组成。
工作原理：设输出电压uO为高电平UOH时S断开，uO为低电平UOL时S闭合。
当电源接通后，由于电容C上电压为零，即uO1=0，使uO=UOH，S断开，积分器对uI积分，uO1逐渐减小；一旦uO1过基准电压UREF，uO将从UOH跃变为UOL，导致S闭合，使C迅速放电至零，即uO1=0，从而uO将从UOL跃变为UOH，；S又断开，重复上述过程，电路产生自激振荡，波形如图（b）所示。
A1的反馈电阻决定其直流增益。
调整电位器RP1（10kΩ），使输入频率为30kHz 时，A1输出为3V，这样对于输入0～30kHz频率，可得0～3V输出电压，线性度为0.005％左右。
温漂取决于电容C2、A1的反馈电阻以及基准电压（13脚电压）。
为此，C2采用温度系数为-120ppm/℃的聚苯乙烯电容，R2（75kΩ）采用温度系数为+120ppm/℃的电阻，基准电压电路的稳压二极管VD1采用LT1004。
本电路开关电容滤波器采用LTC1043，A1采用LF356，也可用其他讼司类似产品代替。
如图是NE555构成的电压/频率转换电路。
电路中n，A1和A2构成同相积分器，VT1和A3构成恒流源，NE555构成单稳多谐振荡器。
VT2是受NE555控制使其开关工作，对恒流源实行通/断控制。
A1和A2构成同相积分器，即同相输入电位较高，则输出上升；反之，同相输入电位较低，则输出下降。
恒流源电流对C1进行充电，由于A2的同相输入为零，致使A2输出向负方向变化。
由于A2为反相器，因此，A1的输出当然是向正方向上升。
若恒流源切断，则积分电流仅是与恒流源反向的输入电流对C1反向充电，又使A2的输出电压向正方向变化，同理A1的输出向负方向变化。
由此可知，积分电流受VT2的控制改变方向，从而实现了A1的积分输出改变方向。
A1的输出送至NE555的2脚，只要7脚内部晶体管开路，C2就由R4充电使其电压上升，当6脚电平达到（2/3）Ucc时就会使片内触发器翻转，3脚变为低电平，同时C2通过7脚放电返回到零电位。
由于3脚为低电平，VD1导通使VT2截止，这就切断了恒流源向积分器的充电通路。
这时，A1输出下降，一直降到（1/3）Ucc时又使NE555的2脚为低电平并处于触发状态，于是又开始新的一轮循环，即3脚输出高电平，C2通过R4充电，VD1截止使恒流源为积分器提供电流直到3脚返回到低电平为止。
重复上述过程就形成振荡，将输入0～-1OV电压转换为0～100 kHz的频率输出。
MT-028指南电压频率转换器作者：Walt Kester和James Bryant简介电压频率转换器(VFC)是一种振荡器，其频率与控制电压成线性比例关系。
VFC/计数器ADC采用单芯片，无失码，可对噪声积分，功耗极低。
该器件很适合遥测应用，因为VFC小巧、便宜且功耗低，可以安装在实验对象（患者、野生动物、炮弹等等）上，并通过遥测链路与计数器通信，如图1所示。
CIRCUIT IS IDEAL FOR TELEMETRY图1：用电压频率转换器(VFC)和频率计数器实现低成本、多功能、高分辨率ADC常见的VFC架构有两种：电流导引多谐振荡器VFC和电荷平衡VFC（参考文献1）。
电荷平衡VFC可采用异步或同步（时钟控制）形式。
VFO（可变频率振荡器）架构种类更多，包括无处不在的555计时器，但VFC的主要特性是线性度——而极少VFO具有高线性度。
电流导引多谐振荡器VFC其实是电流频率转换器而非VFC，但如图2所示，实际电路的输入端总是包含电压电流转换器。
工作原理很简单：电流使电容放电，直至到达阈值，当电容引脚翻转时，半周期重复进行。
电容两端的波形是线性三角波，但相对于地的任一引脚上的波形都是更复杂的波形，如图所示。
图2：电流导引VFC此类型的实际VFC具有约14位的线性度和同等的稳定性，当然也可用于具有更高分辨率而无失码的ADC中。
性能限制由比较器阈值噪声、阈值温度系数、电容（一般是分立元件）稳定性和电介质吸收(DA)决定。
图中所示的比较器/基准电压源结构比使用的实际电路更能代表所执行的功能，后者更多地与开关电路集成，相应也更难分析。
此类VFC简单、便宜且功耗低，大多数采用广泛电源电压运行，因此非常适合低成本中等精度ADC和数据遥测应用。
图3所示的电荷平衡VFC更复杂，对电源电压和电流的要求更高，也更精确。
它能提供16至18位线性度。
图3：电荷平衡电压频率转换器(VFC)积分器电容通过信号充电，如图3所示。
电压与频率的关系公式
电压和频率是电学中的两个基本概念，二者之间存在着密不可分的关系。
在交流电路中，电压和频率之间的关系可以用以下公式来表示：
V=Vmax*sin(2πft)
其中，V为电压值，Vmax为电压的最大值，f为频率，sin为正弦函数，2π表示弧度制中的2π，t为时间。
这个公式被称为正弦波方程，它描述了正弦波电压与频率之间的关系。
根据这个公式，可以看出电压的大小与频率成正比例关系。
当频率增加时，电压值也会增加；反之，当频率降低时，电压值也会降低。
此外，根据这个公式，可以得出一些重要的结论：
1. 在相同的时间段内，频率越高，正弦波的周期越短，电压的变化频率越快，电流也就越大。
2. 在相同的电压最大值下，频率越高，正弦波的峰值电压也就越大。
3. 在相同的电压最大值下，频率越低，正弦波的峰值电压也就越小。
综上所述，电压与频率之间的关系是非常密切的。
掌握了这个公式，电工电气工程师就能更好地设计和调试交流电路，从而实现更好的电能转换效率。
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