论文综述
基于AD650单片精密u-f，f-u转换器的研究
- 引言
电压-频率转换器VFC和频率-电压转换器FVC分别是一种实现模数，数模转换功能的器件。电压-频率转换器是将模拟电压量变换成脉冲信号，该输出脉冲信号的频率和输出电压的大小成正比。电压频率转换器是把电压信号转换为脉冲信号，并且明显地增强信号的抗干扰能力，也非常有利于远程距离信号的传输。随着现代信息技术的发展VFC和FVC早已成为现在通信研究方面不可或缺的一项技术。使用VFC以频率的形式传输模拟信号是解决远距离传输模拟信号而又不损失精度的最好的方法。通过光电隔离器和无线电技术在远距离传输上传输频率信号可以使其不受其他信号的干扰也是变得非常容易。如果要求传输的信息一定是数字量，那么只要用单片机实现把接收器做成一个频率计数器，再通过FVC可以把频率转换为模拟电压。像这类转换器的早期的产品功能也是非常的单一，只能完成电压频率的转换，例如VFC32和LM331都是是电压-频率转换器，并且他们的工作频率范围也比较窄（仅为0-100kHz）,线性度也不够高（仅LM331可以达到0.03%）。随着电子技术的需求和进步，有些既可以工作于U/f模式又可以工作于f/U模式的转化器出现，美国ADI公司的AD650型就是属于单片集成化，高精度，低功耗的U/f,f/U转换器。它由积分器、比较器、精密电流源、单稳多谐振荡器和输出晶体管组成。它的外接电路简单，转换频率高，非线性误差低，输入方式灵活，集电极开路输出及模拟地和数字地分开等显著特点，其V/F转换频率最高可到达1MHz,非线性误差低于0.1%，满度频率为10Khz,最大非线性误差为0.005%；输入方式可以选用单单极性电压输入，双极性电压输入，查分电压输入及电流输入；输入信号范围和满刻度范围和满度输出频率可通过外接电阻，电容来调整；输入采用集电极开路形式。可通过外接电源及上拉电阻实现CMOS和TTL不同逻辑电平的输出。AD650相对于其他的转换器有显著的优点，所以在信号转换，信号处理方面有广泛的应用。比如可用于高分辨率数模转换器，长期高精度积分器，双线高抗噪声数字传输和数字电压表，广泛应用于航空，航天、雷达、通讯、导航、远距离数字传输等领域。
数字电压表（Digital Voltmeter）简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量转换成不连续，离散的数字形式并加以显示的仪表。传统指针式电压表功能单一，精准度低，不能满足数字化时代的需求，采用数字电压表，精度高，抗干扰性强，集成比较方便，还可以与pc进行实时通信。目前有各种A/D转换器构成的数字电压表，但是除了用AD转换器之外，还可以用F/V转换器，使用F/V转换器可以实现AD转换器的功能，并且其分辨率和线性度都优于A/D转换器，且价格还比较便宜。本课题研究用转换器AD650是一种高速，高精度的单片芯片，该芯片的功能都优于其他同类的V/F转换器，实现数字电压表，已经被广泛应用于电子及电工测量，工业自动化仪表，自动化测试系统等智能化测试领域，显示出强大的生命力。
- 研究现状
南京航空学院纪宗南在《V/F转换器AD650》一文中详细介绍V/F转换器AD650的工作原理和外围电路元件的选择。文中写到在选择外围元件时，首先要考虑V/F输出信号（频率）的占空比D，其中最重要的是输入满度电压时输出信号的占空比DFS这个参数对V/F的线性度有很大的影响，并且要达到最佳的线性度，选择的DFS=25%，最大的电流为0.25mA。因为积分电阻和积分电容都是影响到转换器的精度，所以必须严格挑选温度系数小的电容，电阻。
在牛天兰和丁彦闯的《V/F,F/V转换器AD650及其应用》一文中写到了V/F转换器和F/V转换器各自的工作原理。在V/F转换器的工作原理是利用输入电压对积分电容充电，直到是单稳态触发器触发，然后电流对积分电容在进行反向充电过程，使单稳态每次触发的时间间隔为复位周期和积分周期的和，因为可以得到输出的频率，且与输入电压成正比，完成V/F转换。对于F/V转换器是直接输入脉冲经耦合电容输入道比较器进行比较，触发单稳态触发器，给积分电容充电，是芯片1号脚的电压和输入频率成正比，从而完成F/V的转换。并且该文华介绍了AD650在实现模拟信号隔离传送中的应用。
AD650在用做频率转换器的时候，实际应用过程中仍然存在诸多的问题，影响转换精度。张翠平，丰永在《基于AD650的频压转换器提高精度的方法研究中》提出了如何计算并根据需要优化的关键参数、选取合适材质的外部阻容器件以改变数据手册中典型电路的用法改善转换精度。
3、主要参考文献
[1] 朱亚朋,李鸿鹏,霍德强,潘高峰.基于AD650的模拟信号光纤传输系统的设计[J].计算机测量与控制,2012,20(06):1662-1664 1668.
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